w_эмг = D²/2e₀ + B²/2m₀ - G²/8pg.

h = 2eФ₀= 6.626·10^-34 Кл·Вб,

где e - квант электрического потока (заряда) 1.602·10^-19 Кл, Ф₀ - квант магнитного потока 2.068·10^-15 Вб. Энергия электромагнитного кванта:

W = 2eФ₀v,

где v - частота, или:

W = 2eФ₀/T,

W_э = W_м = eФ₀v,

т.е. электромагнитная энергия фотона:

W = W_э + W_м = 2eФ₀v.

соответственно, плотность электромагнитной массы:

m = m₀D²(1 + v²/c²)/2,

где e₀ и m₀ - электрическая и магнитная постоянные e₀m₀ = 1/c². Если же электрический поток ориентирован продольно движению, то в нем магнитная индукция и, соответственно, магнитная энергия не возникают:

B = m₀[vD] = m₀vD sin a,

где a - угол между направлением движения и вектором D. Таким образом, если рассматривать магнитную энергию как кинетическую энергию движущегося электрического потока, то надо учитывать, что она также зависит от ориентации электрического потока относительно направления движения. Плотность энергии магнитного потока:

w = mv² sin²a,

где m - плотность массы электрического потока, v - скорость движения, соответственно, энергия магнитного потока:

W_м = M_эv² sin²a,

где M_э - масса электрического потока. Т.е. магнитную энергию можно трактовать как кинетическую энергию движущихся электрических потоков. Например, у движущегося заряженного шара, где электрическая индукция имеет как продольную, так и поперечную ориентацию, магнитная энергия равна:

w = B²/2m₀ = (m₀vq sin a/4pr²)²/2m₀ = m₀v²q² sin²a/32p²r⁴.

w = D²/2e₀ + B²/2m₀ = m₀I²(1 + v²/c²)/8r²,

где c - скорость света. Надо заметить, что электромагнитная энергия является дискретной, так как дискретен ток. Например, если круговой ток является элементарным I_e = ce/2pr, т.е. представляет один элементарный электрический заряд e, то плотность электромагнитной энергии в середине витка:

w_e = e²(1 + v²/c²)/32p²e₀r⁴.

w = D²/2e₀ + B²/2m₀ = q²(1 + v²/c²)/8p²e₀r⁴,

где e₀ - электрическая постоянная. Соответственно, согласно W = Mc² (M = e₀m₀W), плотность электромагнитной массы:

m = m₀q²(1 + v²/c²)/8p²r⁴.

Электрические токи имеют продольную ориентацию электрических возмущений поля. Например, переменный электрический ток смещения между концами проводников (обкладками конденсатора) представляет распространение продольных электрических возмущений поля. Также в волноводах могут распространяться волны как с поперечной, так и с продольной ориентацией электрических возмущений поля (TE, TM-волны). TM-волны - продольные электромагнитные волны, имеющие осевую симметрию относительно направления распространения, у них нет поляризации, как у поперечных волн, ориентация электрического смещения - продольная, ориентация линий магнитной индукции такая же, как у проводника с переменным током. Т.е. в волноводе, представляя продольную электромагнитную волну, течет переменный ток смещения - распространяются продольные электрические смещения поля. Движущиеся потоки электрического смещения поля (возмущения) измеряются в кулонах, а создаваемый ими ток электрического смещения - в амперах. Дискретность потоков электрического смещения поля проявляется как дискретность токов смещения.
 
«Поток смещения, единица - кулон (СИ)»
Справочник по физике. Б.М.Яворский, А.А.Детлаф. 1996. С.562.
«При этом типе волны (TM-волна) ... электрическое поле имеет продольную составляющую.»
Антенны. С.И.Надененко. 1959. С.456.
«... электрическое поле в поперечно-магнитной волне непоперечно.»
Фундаментальный курс физики. А.Д.Суханов. 1998. Т.2. С.646.
 
В TM-волнах (поперечно-магнитных волнах) всегда поперечны только линии магнитной индукции. Т.е. в TM-волне поток электрического смещения поля имеет продольную ориентацию, например, так же как у переменного тока проводимости, который представляет продольные электромагнитные колебания - продольные электромагнитные волны.
 
«Распространение электромагнитных колебаний происходит в виде электромагнитных волн.»
Физическая энциклопедия. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ КОЛЕБАНИЯ.
 
Продольные электромагнитные волны могут быть в виде переменного тока проводимости или тока смещения, где длина волны зависит от частоты колебания. Переменный ток по проводу распространяется в виде продольных электромагнитных волн. Электроны в проводе под действием поля совершают колебания то в одну, то в другую сторону, представляя электромагнитные колебания. Длина электромагнитной волны зависит от частоты колебания электронов. Любой электрический ток, согласно электродинамике, всегда замкнут. Поэтому продольные электромагнитные волны всегда замкнуты независимо от того, представляют они переменный электрический ток проводимости или смещения.
 
Продольные электрические возмущения поля имеют продольную ориентацию электрического смещения, поперечные возмущения имеют только поперечную ориентацию электрического смещения. Скорость электромагнитных волн связана со скоростью распространения электрических и магнитных потоков индукции, поэтому скорость распространения продольных электромагнитных волн (переменного электрического тока) равна скорости распространения поперечных электромагнитных волн (света). Для распространения поперечных электромагнитных волн нужна диэлектрическая среда, для продольных - проводящая, например, по проводам могут бежать продольные электромагнитные волны, которые являются замкнутыми, так как ток, согласно законам электродинамики, всегда замкнут. В диэлектриках (вакууме) продольные электромагнитные волны могут распространяться только в волноводах или между концами проводников, так как в свободном состоянии они всегда являются замкнутыми, представляя замкнутые токи электрического смещения. Таким образом, диэлектрик является средой, где свободно могут распространяться только поперечные электромагнитные волны. Можно сказать, что проводник не пропускает (экранирует) поперечные электромагнитные волны, а диэлектрик не пропускает продольные.
 
«... нельзя было понять причину отсутствия у света продольных составляющих. Электромагнитная теория света эту трудность устранила.»
Основы физики. Б.М.Яворский, А.А.Пинский. 2000. Т.2. С.108.
 
Т.е. отсутствие у света продольных составляющих объясняется тем, что в диэлектрике (вакууме) могут распространяться только поперечные электромагнитные волны.
 
«С другой стороны, если световые волны - поперечны, то их носитель - эфир - должен обладать свойствами твердых тел. Попытка же наделить эфир свойствами твердого тела успеха не имела, так как эфир не оказывает заметного воздействия на движущиеся в нем тела.»
Курс физики. Т.И.Трофимова. 1998. С.318.
 
Неверно считать, что носитель электромагнитных волн должен обладать свойствами твердого тела, так как в твердой среде могут распространяться как поперечные, так и продольные волны. Существуют различные среды - в одной среде могут распространяться только продольные волны, в другой продольные и поперечные, в третьей только поперечные. В среде, в которой отсутствует упругость, не могут распространяться волны упругости - продольные волны. Например, чисто для наглядности, представим среду из неупругих шариков, между которыми нет трения и нет свободного пространства. Такую среду можно назвать "неупругой (несжимаемой) жидкостью", которая из-за отсутствия трения обладает сверхтекучестью. В такой среде не смогут распространяться волны упругости, а движение шаров приведет к замкнутым потокам (токам) смещения среды. Т.е. получается аналогия с электродинамикой полевой среды, где не могут распространяться продольные волны, а токи смещения поля всегда замкнуты. Возмущения в такой среде могут распространяться только в виде поперечных волн, представляющих замкнутые токи (текущие потоки) смещения среды. Поперечные электромагнитные волны представляют замкнутые токи смещения поля, которые образуют электрическую и магнитную напряженность. Продольные же волны могут существовать только в замкнутом виде, представляя замкнутые токи смещения. В электродинамике током называется текущий поток, а электрические и магнитные потоки не текут, так как это векторные потоки напряженности поля. Таким образом, в том, что не могут распространяться продольные электромагнитные волны, ничего необычного нет - просто среда не обладает свойством упругости. Любое вещество обладает упругостью за счет электрических сил между атомами, но полевая среда - это невещественная материя и она не состоит из атомов, между которыми действуют электрические (полевые) силы, поэтому она не обладает свойством упругости и в ней не могут распространяться продольные волны. Аналогия с неупругими шариками не совсем точна, так как в полевой среде могут возникать возмущения поля, поляризация вакуума и как это наглядно представить, сегодня не до конца ясно.
 
«Колебания вещества порождают упругую волну, а колебания электромагнитного поля - электромагнитную волну.»
Основы физики. Б.М.Яворский, А.А.Пинский. 2000. Т.2. С.62.
 
Из электродинамики известно, что электромагнитные волны не являются волнами упругости, т.е. они распространяются в неупругой полевой среде. Полевая среда, в отличие от вещественной среды, не обладает свойством упругости и поэтому в ней не могут распространяться волны упругости - продольные волны.
 
«... в вакууме и диэлектриках произвольные возмущения электромагнитного поля распространяются в виде электромагнитной волны.»
Основы физики. Б.М.Яворский, А.А.Пинский. 2000. Т.2. С.107.
 
Световые волны по своей сути представляют электромагнитные возмущения диэлектрической среды. Скорость распространения возмущений зависит только от диэлектрической и магнитной проницаемостей среды.
 
«... скорость распространения электромагнитных волн - величина конечная. Она определяется электрическими и магнитными свойствами среды, в которой распространяется электромагнитная волна ... скорость распространения электромагнитной волны в вакууме: c = (e₀m₀)^-1/2 ...»
Физика. В.Ф.Дмитриева. 2001. С.259.
«... e₀, m₀ - проницаемости вакуума, ...»
Физическая энциклопедия. ИМПЕДАНС.
 
Скорость света отражает свойство физического вакуума, так как скорость света - это всего лишь показатель электромагнитной проницаемости среды, т.е скорость распространения электрических и магнитных потоков.
 
«Поэтому с - скорость электромагнитных волн в вакууме.»
Справочник по физике. Б.М.Яворский, А.А.Детлаф. 1996. С.344.
 
Точнее, скорость электромагнитных волн в физическом (электродинамическом) вакууме, так как в электромагнитной волне течет ток электрического смещения. Токи смещения материальны, обладают магнитной энергией и массой, так же как и любой электрический ток. Изменение потока электрического смещения поля в диэлектрике (вакууме), например, находящемся между обкладками конденсатора, представляет ток смещения I_см = dФ_e/dt. Ток смещения, возникающий между концами проводников, при определенных условиях может начать распространяться самостоятельно в виде электромагнитных волн. Токи смещения, которые существуют самостоятельно, без токов проводимости, - всегда замкнуты.
 
«... согласно Максвеллу, через конденсатор "протекают" токи смещения, причем в тех участках, где отсутствуют проводники. ... на концах проводника обрывается лишь ток проводимости, а в диэлектрике (вакууме) между концами проводника имеется ток смещения, который замыкает ток проводимости.»
Курс физики. Т.И.Трофимова. 1998. С.249.
«В металлических проводниках имеются носители тока - электроны проводимости, которые могут под действием электрического поля перемещаться по всему проводнику.»
Справочник по физике. Б.М.Яворский, А.А.Детлаф. 1996. С.198.
 
Представим два металлических шара, на одном из которых находится электрический заряд, образующий возмущение электрического поля. Если шары соединить проводником, то возникнет ток и электрическое возмущение поля распространится на другой шар. Без распространения возмущений поля нет тока, т.е. ток проводимости - это распространение со скоростью света электрических возмущений поля, сопровождаемое перемещением заряженных частиц по проводнику. Ток смещения (вакуумный) - это распространение возмущений поля без перемещения заряженных частиц, т.е. распространяющиеся электрические смещения поля. Ток смещения, представляя изменение потока электрического смещения поля, распространяется со скоростью света, обладает магнитной энергией и является такой же физической реальностью, как и поле. Например, если отключить напряжение с обкладок конденсатора в тот момент, когда между ними течет ток смещения, то, распространяясь со скоростью света как продольное возмущение поля, ток смещения, еще некоторое время продолжая течь, будет создавать на обкладках конденсатора электрическую напряженность поля. Там, где есть токи смещения поля, всегда присутствуют движущиеся (изменяющиеся) потоки электрического смещения поля, так как токи смещения - это распространяющиеся со скоростью света изменения потоков смещения, т.е. распространяющиеся электрические возмущения поля. Таким образом, любой электрический ток - это движение (распространение) электрических потоков. Надо заметить, что может возникать взаимная нейтрализация при наложении движущихся электрических потоков (возмущений), тогда в пространстве наблюдается только ток смещения без электрической напряженности поля (аналогия: ток в сверхпроводнике, где также нет электрической напряженности поля). В природе ток смещения распространен не меньше, чем ток проводимости, например, ток смещения течет в электромагнитных волнах.
 
«Ток смещения входит в Максвелла уравнения на равных правах с током, обусловленным движением зарядов.»
Физический энциклопедический словарь. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК.
«... плотность тока смещения dD/dt складывается из "истинного" тока смещения e₀dE/dt и тока поляризации dP/dt ...»
Электромагнетизм. И.Е.Иродов. 2000. С.286.
 
Правильнее называть не "истинный" ток смещения, а "вакуумный" ток смещения, так как он течет в физическом вакууме, даже при полном отсутствии какого-либо вещества.
 
«j_см = e₀dE/dt называется плотностью тока смещения в вакууме.»
Справочник по физике. Б.М.Яворский, А.А.Детлаф. 1996. С.289.
«Наличие токов смещения подтверждено экспериментально А.А.Эйхенвальдом, изучавшим магнитное поле тока поляризации, который, как следует из (138.3), является частью тока смещения.»
Курс физики. Т.И.Трофимова. 1998. С.251.
 
Электрический ток смещения, так же как и ток проводимости, может быть постоянным (по направлению) или переменным. Например, если в диэлектрике связанные заряды смещаются сначала в одну, а потом в другую сторону - это переменный ток смещения. Если же связанные заряды одного знака, смещаясь, совершают круговое движение - это постоянный круговой электрический ток смещения, например, движение электронов по атомным орбитам. Ток проводимости же создается свободными электронами, которые не связаны с атомами. Например, в диэлектриках могут течь только токи смещения, а токи проводимости отсутствуют. Электрические токи всегда замкнуты, т.е., если обрывается ток проводимости, то он замыкается током смещения, и наоборот, если обрывается ток смещения, то он замыкается током проводимости. Ток проводимости всегда сопровождается определенным током смещения, поэтому полный ток равен сумме тока проводимости и тока смещения. Ток смещения же может существовать без тока проводимости, представляя замкнутый ток смещения, например, в виде вихревого электрического поля. Токи смещения - это распространение электрических возмущений поля, т.е. токи смещения всегда связаны с изменениями (колебаниями) поля. Свободные токи смещения (без токов проводимости) всегда текут по замкнутым орбитам, на которых укладывается целое число длин волн колебаний поля. Например, в электромагнитных волнах эффективный радиус, по которому течет ток смещения: r = l/2p, где l - длина электромагнитной волны.
 
«Сумма же тока проводимости и тока смещения называется полным током. Его плотность j_полн = j + dD/dt. ... Токи проводимости, если они не замкнуты, замыкаются токами смещения.»
Электромагнетизм. И.Е.Иродов. 2000. С.284.
 
Токи проводимости и продольные токи смещения - это распространяющиеся продольно ориентированные электрические возмущения поля. Поперечные электромагнитные волны - это распространяющиеся поперечно ориентированные электрические возмущения поля. Например, с помощью антенн можно преобразовать продольные возмущения в поперечные и наоборот, т.е. изменить ориентацию электрического смещения поля (изменить ориентацию потоков смещения поля). Электрические возмущения (потоки смещения) квантового поля всегда дискретны и кратны элементарному электрическому заряду (кванту заряда), поэтому электрический ток и электромагнитные волны всегда дискретны. Электрические возмущения бывают положительные, отрицательные или нейтральные, состоящие из двух разноименных областей возмущения. В зависимости от ориентации электрического смещения поля возмущение является продольным или поперечным.
 
Элементарная частица фотон (дискретная поперечная волна) - это поперечное возмущение, состоящее из двух разноименных областей возмущения в один квант заряда, где поток электрического смещения поля имеет поперечную ориентацию.
 
Продольные электрические возмущения поля представляют токи, а ток, согласно законам электродинамики, всегда является замкнутым, поэтому продольные электромагнитные волны существуют только в виде замкнутых токов смещения, которые также дискретны, но, в отличие от поперечных волн - фотонов, могут покоиться (так как замкнуты); они, как различные комбинации, образуют спектр остальных элементарных частиц. Например, электрон - это отрицательное электрическое возмущение поля в один квант заряда, образующее замкнутый электрический ток смещения. На то, что микрочастицы представляют дискретные замкнутые токи (волны), указывают также экспериментальные факты.
 
«... замкнутые токи и связанные с ними магнитные моменты.»
Физическая энциклопедия. МАГНЕТИЗМ МИКРОЧАСТИЦ.
«... в экспериментах по рассеянию нейтронов в неоднородном магнитном поле было показано, что их магнитный дипольный момент имеет токовую, а не монопольную природу: нейтроны движутся под действием силы, характерной для рамки с электрическим током ...»
Физическая энциклопедия. ЭЛЕКТРОДИНАМИКА.
 
Таким образом, экспериментально установлено, что внутри элементарных частиц существуют замкнутые электрические токи, т.е. распространяются электрические возмущения поля, представляющие замкнутые токи смещения, которые могут создавать магнитные моменты. Магнитное поле - это движущийся электрический поток B = m₀[vD]. Зная магнитный момент, можно вычислить эффективный радиус замкнутого тока смещения, например, в электроне:

I_e = ec/2pR_e = 19.8 А.

«Максвелл приписал току смещения лишь одно - способность создавать в окружающем пространстве магнитное поле.»
Курс физики. Т.И.Трофимова. 1998. С.250.
«... нуклоны обладают сложной внутренней структурой, т.е. внутри них существуют электрические токи, ...»
Физический энциклопедический словарь. НЕЙТРОН.
«... элементарные частицы материи по своей природе представляют собой не что иное, как сгущения электромагнитного поля, ...»
А.Эйнштейн. Собрание научных трудов. М.: Наука. 1965. Т.1. С.689.
 
То, что элементарные частицы имеют электромагнитную природу, было теоретически предсказано еще в начале прошлого века. Это вытекает из соотношения m = e₀m₀W, где e₀ - электрическая постоянная, m₀ - магнитная постоянная, т.е. масса представляет электромагнитную энергию поля. Таким образом, любая энергия материальна и обладает полевой массой. Например, кинетическая энергия представляет волновые возмущения поля.
 
«Полная энергия света - это чисто кинетическая энергия, ...»
Фундаментальный курс физики. А.Д.Суханов. 1996. Т.1. С.121.
 
Т.е. электромагнитные волны представляют кинетическую энергию, которая, согласно m = e₀m₀W, обладает полевой массой.
 
Согласно современной теории поля, частицы материи - это возбужденные состояния, но никто даже не попытался построить полевые модели элементарных частиц. Надо заметить, что аналогичная ситуация была с теорией поля Максвелла, когда, предсказав электромагнитные волны, он даже не попытался получить их экспериментально, хотя это не представляло особой сложности (что может быть проще вибратора Герца). На сегодня экспериментально установлены почти все основные свойства и характеристики элементарных частиц, а также хорошо изучены свойства полей. Элементарные частицы - это те же самые поля, только возбужденные, т.е. при желании без проблем можно представить полевые модели частиц в виде возбужденных состояний поля и сравнить, насколько свойства моделей совпадают с экспериментальными данными. Видимо, время еще не пришло для того, чтобы предпринимались хотя бы попытки сделать это.
 
«Сам Максвелл не предпринимал попыток получить электромагнитные волны на опыте, хотя он и был не только величайшим теоретиком, но и первоклассным экспериментатором.»
Общий курс физики. Электричество. Д.В.Сивухин. 1996. Т.3. Ч.2. С.18.
«Связь массы и энергии. Первый вклад в этот вопрос внес Ф.Хазенерль, открывший соотношение между массой и энергией электромагнитного излучения. На основании формул релятивистской механики А.Эйнштейн логическим путем вывел аналогичное соотношение между механической массой и механической энергией, ...»
Математическая физика. Энциклопедия. РЕЛЯТИВИСТСКИЙ ЭФФЕКТ.
«Понятие электромагнитного импульса было введено Максом Абрагамом еще до возникновения теории относительности.»
Общий курс физики. Электричество. Д.В.Сивухин. 1996. Т.3. Ч.2. С.24.
«Существование импульса электромагнитного поля впервые было экспериментально обнаружено в опытах П.Н.Лебедева по измерению давления света (1899 - 1901).»
Физический энциклопедический словарь. МАКСВЕЛЛА УРАВНЕНИЯ.
«Импульс электромагнитного поля p = W/c, ... получим p = mc = W/c, откуда W = mc². Это соотношение между массой и энергией электромагнитного поля является универсальным законом природы.»
Курс физики. Т.И.Трофимова. 1998. С.301.
 
Т.е. вывод электродинамического соотношения W = mc² между массой и энергией в электромагнитной волне не связан с теорией относительности, так как вытекает из электродинамики и был выведен, а также экспериментально проверен еще до возникновения теории относительности. Скорость распространения электромагнитных волн зависит от свойств диэлектрика, его диэлектрической и магнитной проницаемостей, поэтому соотношение также имеет материальный вид m = e₀m₀W, где масса представляет электромагнитную энергию поля и определяется через диэлектрическую и магнитную проницаемости физического вакуума.
 
«... e₀, m₀ - проницаемости вакуума, ...»
Физическая энциклопедия. ИМПЕДАНС.
«... для вакуума: D = e₀E, где e₀ - электрическая проницаемость вакуума ...»
Физическая энциклопедия. ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ.
 
Взаимопревращения элементарных частиц ("сгустков электромагнитной энергии") - это переход одной формы электромагнитной энергии в другую, т.е. различные формы материи - это различные формы электромагнитной энергии, поэтому соотношение W = mc² (W = m/e₀m₀, m = e₀m₀W) между электромагнитной энергией и массой является универсальным законом природы.
 
«... электромагнитный процесс превращения электрона и его античастицы - позитрона при их столкновении в электромагнитное излучение. ... материя в этом процессе не уничтожается, а лишь превращается из одной формы в другую.»
Физический энциклопедический словарь. АННИГИЛЯЦИЯ ПАРЫ.
 
В данном электромагнитном процессе наблюдается превращение продольных электромагнитных волн в поперечные - потоки электрического смещения поля изменяют свою ориентацию с продольной на поперечную, т.е. одни электромагнитные частицы превращаются в другие электромагнитные частицы. Электрон имеет электрическое и магнитное поля, его спин рассчитывается через электромагнитные постоянные как круговое движение замкнутой продольной электромагнитной волны J = eФ₀/2p, где e - квант электрического заряда, Ф₀ - квант магнитного потока. Комптоновская длина волны l = 2eФ₀/mc и радиус r = eФ₀/pmc = 3.9·10^-13 м, т.е. все свойства указывают на электромагнитную природу электрона.
 
«Энергия не возникает из ничего и не исчезает, она может только переходить из одной формы в другую. ... Энергия покоя может переходить в другие виды энергии при превращениях частиц.»
Физический энциклопедический словарь. ЭНЕРГИЯ.
«... СТО создала предпосылки для того, чтобы считать электромагнитное излучение одной из форм материи, а световые кванты - реальными элементарными частицами.»
Физический энциклопедический словарь. ФОТОН.
«В таком подходе частицы выступают как возбужденные состояния системы (поля).»
Физическая энциклопедия. КОРПУСКУЛЯРНО-ВОЛНОВОЙ ДУАЛИЗМ.
 
Все частицы материи, а не только фотоны, представляют электромагнитные волны (возмущения поля) и, как возбужденные состояния поля, обладают волновыми свойствами. Т.е. взаимопревращение элементарных частиц - это взаимопревращение электромагнитных волн, которые обладают электромагнитной массой m = e₀m₀W.
 
«С квантовой точки зрения элементарные возбуждения электромагнитного поля обладают всеми свойствами частиц.»
Курс физики. А.А.Детлаф, Б.М.Яворский. 2000. С.646.
«Итак, экспериментально было доказано существование особых электромагнитных квантов, или фотонов, как их впоследствии назвали.»
Квантовая физика. И.Е.Иродов. 2001. С.22.
 
Элементарные возбуждения поля представляют электромагнитные кванты, где дискретны не только энергия и импульс, а также электрический поток, магнитный поток и ток смещения. Любые возмущения поля обладают энергией (массой), а так как они дискретны, то их можно рассматривать как частицы.
 
Электромагнитные кванты (порции) с продольной или поперечной ориентацией возмущений являются устойчивыми образованиями за счет неделимости дискретных областей возмущения в один квант заряда. Дискретность возмущений является проявлением корпускулярных свойств поля.
 
«... опыт показывает, ... у поля выявляются корпускулярные свойства, ...»
Физическая энциклопедия. ПОЛЯ ФИЗИЧЕСКИЕ.
 
Т.е. поле дискретно - состоит из квантов. Дискретная положительная область электрического возмущения поля условно имеет избыток в один квант заряда, отрицательная - недостаток. Если где-то возникает область с избытком, то обязательно возникает и область с недостатком - дырка, тем самым выполняется закон сохранения заряда. Смещение квантов приводит к образованию разноименных областей возмущения поля, поэтому возмущения всегда связаны с токами смещения, т.е. электрическое смещение связано со смещением квантов поля. Процесс смещения квантов поля представляет ток электрического смещения как движущийся поток квантов поля. Согласно электродинамике, электрическое смещение (поляризованность диэлектрика) - это относительное смещение положительных и отрицательных электрических зарядов в электрически нейтральной среде Кл/м². Электрическое смещение поля не распространяется мгновенно, изменения поля происходят последовательно от точки к точке (от кванта к кванту), в каждой следующей точке полевого пространства происходит смещение квантов поля, представляя ток электрического смещения. Электрическое смещение в виде вихревого электрического поля может распространяться самостоятельно, представляя электромагнитную волну, например, фотон - это распространяющееся поперечное смещение в один квант поля (заряда).
 
«Взаимодействие при этом передается постепенно, от точки к точке, в таком измененном пространстве.»
Физическая энциклопедия. ПОЛЯ ФИЗИЧЕСКИЕ.
 
Изменение полевого пространства происходит последовательно, т.е. между квантами поля не действуют силы, в все взаимодействия между ними происходят при непосредственном контакте.
 
Любой ток это кулоны в секунду (Кл/с), т.е. ток электрического смещения - это смещение количества электричества в виде связанных заряженных частиц в веществе или квантов поля в физическом вакууме.
 
«Для обоснования добавочного члена в уравнении Максвелл постулировал аналогию между диэлектрической и механической упругой средами. Согласно этой аналогии, под действием приложенного электрического поля в диэлектрической среде происходит электрическое смещение (т.е. относительное смещение положительных и отрицательных электрических зарядов в электрически нейтральной среде), пропорциональное приложенному полю. Изменение во времени этого смещения представляет собой такой же электрический ток, как и ток проводимости.»
Физическая энциклопедия. СМЕЩЕНИЯ ТОК.
«Поляризованность, электрическое смещение - единица Кл/м²»
Справочник по физике. Б.М.Яворский, А.А.Детлаф. 1996. С.562.
«Этот эффект аналогичен поляризации диэлектрической среды внесенным в нее зарядом, что и обусловлено названием явления.»
Физический энциклопедический словарь. ПОЛЯРИЗАЦИЯ ВАКУУМА.
 
Поляризованность вакуума - единица Кл/м². Любая поляризация представляет электрическое смещение заряженных частиц или квантов поля.
 
Согласно законам электродинамики, токи текут только по замкнутому пути, т.е. замкнутость - форма существования тока. Электрический ток замкнут даже в том случае, когда, например, движется одиночный электрон - ток замкнут токами смещения, которые текут вокруг электрона в обратном направлении.
 
«Полный ток, равный сумме тока смещения и тока проводимости, всегда является замкнутым.»
Физический энциклопедический словарь. МАКСВЕЛЛА УРАВНЕНИЯ.
 
Т.е. является замкнутым, даже если имеется только ток смещения (без тока проводимости), например, в виде вихревого электрического поля. Все известные экспериментальные факты, где ток смещения наблюдается в свободном состоянии (без тока проводимости), подтверждают, что в свободном состоянии ток смещения всегда замкнут, т.е. течет по замкнутому кругу. При этом токи смещения всегда текут по орбитам, на которых укладывается целое число длин волн возмущений поля. Например, в поперечной электромагнитной волне эффективный радиус, по которому течет замкнутый электрический ток смещения: r = l/2p, где l - длина электромагнитной волны, т.е. орбита равна длине волны. Или другой пример: ток электрического смещения электронов в атоме, где также на орбитах всегда укладывается целое число длин волн возмущений поля (боровские орбиты), что, согласно принципу Гюйгенса, не создает излучения - парциальные волны, интерферируя, полностью гасят друг друга.
 
Любой переменный ток представляет волну, поэтому его надо рассматривать с учетом волновых свойств. Например, продольные переменные токи смещения представляют продольные электромагнитные волны. Токи как бы стремятся течь по кратчайшему пути, поэтому продольные электромагнитные волны замкнуты по минимуму - орбита равна длине волны (исключением является распространение продольных электромагнитных волн - TM-волн в волноводах). Замкнутость продольных электромагнитных волн не позволяет использовать их в радиосвязи.

Замкнутый переменный электрический ток смещения

«Эти факты убедительно показывают, что шаровая молния может вызывать электрические токи. ... взрыв шаровой молнии на многих, особенно на высококвалифицированных наблюдателей, производит впечатление электрического разряда. ... Физиологическое действие шаровой молнии тоже, как правило, сводится к поражению током.»
О физической природе шаровой молнии. И.П.Стаханов. 1996. С.106.
 
Таким образом, все факты указывают на то, что шаровая молния, так же как и линейная, представляет электрический ток, т.е. шаровая молния - это замкнутый переменный электрический ток смещения (согласно электродинамике, ток всегда замкнут). Любая молния - это электрический ток, который в зависимости от условий может принимать различные формы.
 
«Несколько секунд было тихо, после чего из приемника послышался все более усиливающийся шорох, постепенно перешедший в гул. Приемник пришлось выключить, но шипение с резким потрескиванием теперь уже раздавалось со стороны реки. Выглянув из палатки, Дмитриев увидел над рекой шаровую молнию, которая медленно двигалась по направлению к палатке.»
О физической природе шаровой молнии. И.П.Стаханов. 1996. С.88.
 
Возникновение радиопомех является прямым подтверждением того, что шаровая молния представляет электрический ток, так как химические реакции не могут создавать радиопомехи.
 
Можно встретить различные предположения по поводу природы шаровой молнии, вплоть до НЛО. Было предположение, что шаровые молнии питаются радиоизлучением, возникающим при грозовых разрядах атмосферного электричества, но это противоречит наблюдениям. Например, шаровые молнии наблюдаются в помещениях, при этом наличие крыши из железа, экранирующей радиоволны, никак не сказывается на шаровых молниях. Также шаровая молния не может быть просто шаром из плазмы, так как такое образование не может существовать длительное время.
 
«Согласно еще одной гипотезе, шаровая молния - это замкнутый переменный электрический ток смещения, который заставляет светиться атомы азота.»
Статья "Шарики" за "тарелочки". Газета АиФ Москва N 40, 2003. http://www.aif.ru/online/moskva/534/08_01
«И все же, что это такое? Шаровая молния - это замкнутый переменный электрический ток смещения.»
Статья ВЫСОКОЕ НАПРЯЖЕНИЕ. Газета АиФ-Прикамье N 31, 2003. http://prikamie-gazeta.perm.ru/article.php?n=14&s=9
 
Свойства как линейной, так и шаровой молнии достаточно хорошо известны, поэтому на основе электродинамики всегда можно представить протекающие в них электромагнитные процессы, если, конечно, искусственно, ради сенсации не создавать ореол загадочности вокруг природных электромагнитных явлений.
 
В природе замкнутые переменные токи смещения (замкнутые продольные электромагнитные волны) могут наблюдаться во время грозы в виде светящихся шаровидных образований. Большой переменный (высокочастотный) ток смещения, вызывая свечение окружающего воздуха, постепенно разогревает его, что может привести к электрическому пробою в виде взрыва (хлопка). Такие замкнутые токи смещения могут выводить из строя электроприборы, а также может произойти поражение людей электрическим током при соприкосновении с ними. Во время грозы впереди линейной молнии течет предпробойный электрический ток смещения (ток поляризации, невидимый до момента пробоя), который по величине соизмерим с током в самой молнии и, если молния меняет направление, например, разветвляется, то "разорванные" токи смещения, замкнувшись, так как токи всегда замкнуты, могут вызвать свечение воздуха (предпробойные процессы).
 
«Сила тока в главном разряде молнии достигает десятков и сотен тысяч ампер.»
Курс физики. А.А.Детлаф, Б.М.Яворский. 2000. С.263.
«... запас энергии, заключенной в шаровой молнии средних размеров, составляет, возможно, 20-50 кДж.»
О физической природе шаровой молнии. И.П.Стаханов. 1996. С.90.
 
Например, если радиус замкнутого кругового тока смещения 10 см, а его сила 50 кА, то магнитная энергия тока равна, примерно, 30 кДж.
 
«... в точке разветвления пересекалось несколько каналов. После прекращения разряда в этом месте остался светиться шар, ...»
О физической природе шаровой молнии. И.П.Стаханов. 1996. С.38.
«... шар, светящийся так, как светятся возбужденные атомы азота.»
О физической природе шаровой молнии. И.П.Стаханов. 1996. С.47.
 
Шаровая молния - это электролюминесценция воздуха, создаваемая возбуждением атомов азота, что можно наблюдать экспериментально в лабораторных условиях. Т.е. переменный электрический ток смещения, воздействуя на электроны в газе, возбуждает атомы, что создает электролюминесценцию, которая и наблюдается в виде холодного свечения воздуха.
 
«Видимо, капли дождя, падающие на молнию, испарялись, так как от нее поднимался пар. Слышалось шипение, напоминающее электросварку. Затем звук стал более высоким, молния взорвалась с сильным хлопком и исчезла. При этом она распалась на мелкие искры.»
О физической природе шаровой молнии. И.П.Стаханов. 1996. С.85.
 
После того, как шаровая молния остановилась, воздух постепенно разогрелся за счет поляризационного тока и произошел электрический пробой - замкнутый переменный ток смещения перешел в ток проводимости, что также наблюдается при соприкосновении с токопроводящими предметами. Шаровая молния, представляя ток смещения, может проходить через твердые диэлектрики небольшой толщины, например, тонкое стекло. Если молния не взрывается, т.е. не происходит электрический пробой, тогда ток смещения постепенно затухает, уменьшается возбуждение атомов воздуха, их ионизация, пропадает эффект волновода для замкнутой продольной электромагнитной волны и ток смещения бесследно рассеивается в пространстве.
 
«Шар из ярко-красного стал темно-красным, затем в середине его появилось темное пятно и, наконец, он исчез.»
О физической природе шаровой молнии. И.П.Стаханов. 1996. С.43.
«При облучении нелинейного диэлектрика или плазмы мощными электромагнитными волнами внутри этих сред могут образовываться самоподдерживающиеся диэлектрические волноводы, ...»
Физическая энциклопедия. ВОЛНОВОД ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ.
 
Из-за сильного переменного электромагнитного поля изменяется диэлектрическая проницаемость воздуха и возникает диэлектрический волновод, по которому течет переменный ток смещения в виде замкнутой продольной электромагнитной волны, где на орбите укладывается целое число длин волн. Из-за синфазного движения волн по орбите все возникающие вторичные волны когерентны и, согласно принципу Гюйгенса, интерферируя между собой, гасят друг друга, т.е. излучение волн в пространство не происходит.
 
Токи смещения обладают магнитной энергией, т.е. замкнутый переменный ток смещения обладает переменным магнитным полем, поэтому может возникать притяжение. Из наблюдений видно, что такой характер притяжения может быть только при электромагнитном взаимодействии.
 
«Максвелл приписал току смещения лишь одно - способность создавать в окружающем пространстве магнитное поле.»
Курс физики. Т.И.Трофимова. 1998. С.250.
«Вслед за этим шаровая молния притянулась к батарее центрального отопления и исчезла с резким шипением, проплавив участок батареи в 3-4 мм.»
О физической природе шаровой молнии. И.П.Стаханов. 1996. С.38.
«Вдруг шар резко притянулся к дубу, стоящему в нескольких метрах от наблюдателей, к которому был прислонен металлический багор, укрепленный на высокой деревянной ручке. Поднявшись вверх, шар ударил в багор. Возникла ослепительная вспышка, и между багром и землей образовалось что-то похожее на канал обычной молнии. В стороны полетел веер искр и шар исчез. ... багор сильно оплавился, на нем появились подтеки свежерасплавленного металла, острие расплавилось и превратилось в бесформенную шишку.»
О физической природе шаровой молнии. И.П.Стаханов. 1996. С.96.
«Эти оплавления имеют место только при прямом контакте с шаровой молнией и свидетельствуют лишь о том, что при таком контакте может выделиться значительная энергия, но отнюдь не о высокой температуре вещества молнии. Доказательством этого может служить то, что во многих случаях при значительном оплавлении металлических частей предмета неметаллические части его остаются нетронутыми.»
О физической природе шаровой молнии. И.П.Стаханов. 1996. С.87.
 
Т.е. оплавляются только предметы, проводящие электрический ток, где токи смещения могут перейти в токи проводимости, так как ток смещения, в отличие от тока проводимости, не сопровождается выделением теплоты, а создает только магнитное поле.
 
Не надо забывать, что в образовании любой молнии участвует не только ток проводимости, но и ток смещения (невидимый до момента пробоя), который может проявляться в виде шаровых молний. Все свойства шаровой молнии объясняются свойствами предпробойного замкнутого переменного тока смещения. Линейная молния - ток проводимости, шаровая молния - ток смещения. В линейных молниях ток течет прямолинейно, а в шаровых по кругу. Шаровая молния - это наглядный пример того, что, кроме токов проводимости, в природе существуют также токи смещения, которые в свободном состоянии, согласно законам электродинамики, всегда являются замкнутыми, т.е. природные электрические явления (небесное электричество) также объясняются в рамках электродинамики и нет причин, например, относить их к НЛО, так как с точки зрения электродинамики это обычное электрическое явление, как и линейная молния, необычность же только в большой силе тока смещения, вызывающей свечение воздуха (электролюминесценция). Таким образом, защититься от воздействия шаровых молний можно, например, при помощи металлических экранов. При соприкосновении с проводником ток смещения переходит в ток проводимости и шаровая молния исчезает. Шаровая молния обладает энергией и представляет достаточно устойчивую полевую форму материи. Так как вся энергия (масса) шаровой молнии полевая, она практически не имеет веса.
 
«Она излучает свет, как нагретое тело, но в то же время почти совершенно не излучает тепло. Ее движение почти не связано с силой тяготения, которая обычно определяет перемещение окружающих нас тел.»
О физической природе шаровой молнии. И.П.Стаханов. 1996. С.23.
 
Продольные электромагнитные волны (в виде переменных токов смещения) нашли свое применение пока только для передачи энергии в волноводах. Механизм образования и удержания продольных электромагнитных волн известен, поэтому в перспективе освоение замкнутых продольных электромагнитных волн может привести, например, к созданию "вакуумного накопителя (аккумулятора) энергии" - накапливать энергию в виде возбужденного состояния вакуума (поля). В таком виде даже очень большая аккумулированная энергия, согласно соотношению W = mc², почти не будет иметь веса. Вакуум является как бы "идеальным проводником" для тока смещения, при этом, когда на орбитах укладываются целые длины волн (синфазное движение волн - боровские орбиты), нет излучения. Например, если удастся накапливать и импульсно излучать "сгустки" электромагнитной энергии, тогда на значительном расстоянии можно будет производить расплавление (электросварку) токопроводящих предметов. Электрический ток смещения не выделяет теплоту, пока не перейдет в ток проводимости.
 
«Ток смещения, в отличие от тока проводимости, не сопровождается выделением теплоты.»
Справочник по физике. Б.М.Яворский, А.А.Детлаф. 1996. С.290.
 
Токи смещения, так же как и сверхпроводящие токи, не сопровождаются выделением теплоты.
 
Надо заметить, несмотря на то, что шаровые молнии наблюдаются повсеместно, официальная наука ведет себя так, как будто не знает про них и, соответственно, не было предложено ни одного способа защиты от шаровых молний. Все-таки, например, особо опасные объекты желательно как-то защищать не только от линейных, но и от шаровых молний.

Электродинамический расчет фотона

В скобках приведены электродинамические формулы, с помощью которых рассчитываются свойства фотона - кванта электромагнитного потока. Таким образом, в электромагнитных волнах дискретны токи смещения и энергия электрических и магнитных потоков. Для их вычисления достаточно знать частоту электромагнитного кванта, величину кванта электрического потока и кванта магнитного потока, либо вместо них, чисто для упрощения выражения, можно использовать коэффициент пропорциональности h = 2eФ₀ = 6.626·10^-34 Кл·Вб, представляющий квант электромагнитного потока, его еще называют квантом действия, искусственно изменяя размерность с Кл·Вб на Дж/Гц или Дж·с. Но использование только коэффициента пропорциональности не позволяет рассчитывать электродинамические параметры фотона: ток смещения, ЭДС и пр. То, что электродинамика через электромагнитные постоянные позволяет рассчитывать дискретные электромагнитные волны - фотоны, не является чем-то необычным, электродинамика и создана для того, чтобы объяснять и рассчитывать электромагнитные процессы. Расчет фотона - это обычный электродинамический расчет электромагнитного возмущения только с элементарными потоками - электрическим и магнитным. В том, что частица фотон имеет электрический поток такой же, как, например, у частицы электрон, также нет ничего необычного - многие частицы имеют такой же элементарный электрический поток. При движении со скоростью света этот элементарный электрический поток представляет квант магнитного потока, так как магнитный поток - это движущийся электрический поток B = m₀[vD]. В том, что частица фотон имеет электрический поток, но не имеет электрического заряда, также нет ничего необычного - электрические потоки материальны, обладают энергией (массой) и, согласно электродинамике, могут существовать без зарядов, так же как, например, магнитные потоки без полюсов. Электрический поток, как и заряд, измеряется в кулонах и представляет количество электричества.
 
Все кванты электромагнитного потока излучения отличаются только количественно: длиной волны, величиной тока смещения и энергией электрических и магнитных потоков. Сами же электрические и магнитные потоки у всех электромагнитных квантов одинаковы и равны кванту электрического и магнитного потоков.
 
Электродинамика позволяет однозначно ответить на вопрос, что такое фотон. Фотон - это квант электромагнитного потока излучения, состоящий из кванта электрического потока (1.602·10^-19 Кл) и кванта магнитного потока (2.068·10^-15 Вб). Движущееся квантовое (элементарное) электромагнитное возмущение образует парциальные электромагнитные волны, которые, согласно принципу Гюйгенса, за счет интерференции, не излучаются, а движутся вместе с электромагнитным квантом как единое целое, представляя пакет парциальных волн в виде цуга.
 
Теперь более подробно о свойствах фотона.
 
«Начнем с простой механической аналогии. Если ударить по какому-либо месту натянутого шнура, то от места удара в противоположных направлениях побегут два поперечных возмущения.»
Общий курс физики. Электричество. Д.В.Сивухин. 1996. Т.3. Ч.2. С.248.
 
Фотон является дискретной поперечной волной (поперечное возмущение); его свойства можно представить, рассмотрев другие поперечные волны, например, одиночный горб, бегущий вдоль по шнуру. Волновое возмущение, распространяясь по шнуру, переносит энергию, импульс и момент импульса. В начале горба шнур, поднимаясь (смещаясь), и в конце, опускаясь, образует момент импульса, который ориентирован поперечно направлению движения. Перенос момента количества движения отражает вихревой характер поперечных возмущений. Все поперечные возмущения переносят момент количества движения, ориентация которого зависит от типа поляризации. Линейно поляризованные возмущения, распространяющиеся по натянутому шнуру, имеют поперечную ориентацию момента количества движения, а циркулярно поляризованные - продольную.
 
«... уединенные волновые возмущения, локализованные в ограниченной области пространства, проявляют свойства дискретных объектов (частиц или квазичастиц); ... Они (солитоны - уединенные возмущения) обнаруживают поведение, роднящее их с материальными частицами: они локализованы в конечной области; перемещаются без деформации, перенося энергию и импульс, момент импульса; способны сохранять свою структуру при взаимодействиях (соударениях) с такими же объектами, могут образовывать связанные состояния, объединяться в коллективы (ансамбли) и т.д.»
Физическая энциклопедия. ВОЛНЫ.
 
Волны представляют распространяющиеся разноименные области возмущения, которые связаны с переменными (колебательными) потоками смещения среды.
 
Чтобы представить, как устроен фотон - квант света, надо проанализировать электродинамические процессы, протекающие в электромагнитной волне, рассмотреть полевую структуру поперечного возмущения, т.е. его вихревое электрическое поле, поток электрического смещения, ток смещения и пр.
 
«Электромагнитные волны - распространяющиеся в пространстве возмущения электромагнитного поля.»
Энциклопедия элементарной физики. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ВОЛНЫ.
 
Поперечные электромагнитные волны - это распространяющиеся со скоростью света поперечные электрические смещения поля, представляющие переменные токи смещения - вихревые электрические поля.
 
«... свет есть частный случай электромагнитных волн. От всех остальных электромагнитных волн свет отличается только количественно - длиной волны.»
Общий курс физики. Электричество. Д.В.Сивухин. 1996. Т.3. Ч.2. С.18.
 
Согласно корпускулярно-волновому дуализму, фотоны нужно рассматривать не только как частицы, но и как электромагнитные волны. Дискретные электромагнитные потоки излучения представляют движущиеся электромагнитные кванты.
 
«... распространение света нужно рассматривать не как непрерывный волновой процесс, а как поток локализованных в пространстве дискретных световых квантов, движущихся со скоростью распространения света в вакууме. Кванты электромагнитного излучения получили название фотонов.»
Курс физики. Т.И.Трофимова. 1998. С.378.
 
Электромагнитные волны представляют вихревые электрические поля, являющиеся дискретными, так как электрические потоки дискретны (квант электрического потока - элементарный электрический заряд). Движущийся электрический поток обладает магнитной индукцией B = m₀[vD], т.е. любое движущееся электрическое возмущение поля представляет электромагнитное возмущение - электромагнитный поток, состоящий из двух потоков - электрического и магнитного. Если движение происходит со скоростью света, то, согласно электродинамике, энергия электрического потока равна энергии магнитного потока.
 
Максвелл еще в 1873 году создал теорию электромагнитного поля и описал электромагнитные волны как возмущения в виде вихревых электрических полей, поэтому свет не является чем-то неизвестным. Существенное, что изменилось со времен Максвелла, - была установлена квантовая природа полей, а так как вихревое электрическое поле представляет поток смещения поля, его дискретность приводит к дискретности возмущений, т.е. к дискретности электромагнитных волн в виде квантов света - фотонов. Фотон представляет дискретное поперечное электрическое смещение поля в один квант заряда, образующее две разноименные области возмущения поля. Рассмотрим более детально полевую структуру фотона и протекающие там электродинамические процессы с учетом квантовой природы поля.

Направление движения возмущения поля (фотона) --->

На рисунке условно изображено дискретное поперечное электрическое возмущение (смещение) квантового поля. Знаком (+) обозначена положительная область возмущения, знаком (-) - отрицательная. Между разноименными областями существует электрическое смещение, которое представляет электрический поток величиной в квант количества электричества. Движение (изменение) электрического потока всегда связано с током смещения. Стрелки "/\" и "\/" указывают направление тока электрического смещения квантов поля (квантов заряда). Вначале, образуя возмущение (напряженность), ток электрического смещения поля течет в одну сторону, в конце возмущения - в обратную, т.е. в результате смещения возникает область с избытком в один квант и область с недостатком - дырка, которые, распространяясь как поперечное возмущение, представляют вихревое (нестационарное) электрическое поле. Поперечное возмущение, проходя участки поля в виде расходящихся и затем сходящихся разноименных областей как поперечное противоположное движение зарядов с разными знаками, совершаемое за период в половину длины волны фотона, образует в пространстве движущийся дискретный круговой ток электрического смещения I_см = 2ev, где e - квант электрического заряда, v - частота электромагнитной волны. Эффективный радиус, по которому течет замкнутый ток смещения: r = l/2p, где l - длина волны фотона. Надо заметить, что отрицательная область возмущения создает обратное направление тока, поэтому ток замкнут по кругу (аналогия с током проводимости, где отрицательно заряженные электроны движутся в одну сторону, но принято считать, что ток течет в обратном направлении). Иногда возмущение удобнее представлять как состоящее из двух разноименных токов смещения - положительного и отрицательного. Движущийся круговой ток смещения для покоящегося наблюдателя является переменным, так как в начале распространяющегося возмущения он течет в одном направлении, в конце - в обратном.
 
Движение фотона представляет волну де Бройля, т.е. движение поперечного возмущения поля, согласно принципу Гюйгенса, сопровождается возникновением вторичных электромагнитных волн (отражающих поперечную полевую структуру фотона), которые, интерферируя в окружающем пространстве, гасят друг друга, не излучаясь. Таким образом, движущееся квантовое возмущение поля окружено вторичными (парциальными) волнами, которые не могут излучаться, так как в процессе распространения интерферируют между собой, гася друг друга, т.е. фотон представляет устойчивое возбужденное состояние поля (квантованное волновое образование) - стабильную элементарную частицу.
 
«... фотон, как и любая другая частица, характеризуется энергией, массой и импульсом.»
Курс физики. Т.И.Трофимова. 1998. С.381.
«Свет, испускаемый обычными источниками, представляет собой набор множества плоскополяризованных цугов волн, ...»
Справочник по физике. Б.М.Яворский, А.А.Детлаф. 1996. С.401.
«Волны де Бройля - волны, связанные с любой движущейся микрочастицей, ...»
Физическая энциклопедия. ВОЛНЫ ДЕ БРОЙЛЯ.
«Согласно принципу Гюйгенса каждая точка поверхности, которой достигла в данный момент волна, является точечным источником вторичных волн.»
Физика. О.Ф.Кабардин. 1991. С.224.
«При равномерном движении частицы эти волны оказываются когерентными и поэтому интерферируют между собой.»
Волновые процессы. И.Е.Иродов. 1999. С.241.
 
Таким образом, фотон - это элементарное электромагнитное возмущение, которое вместе со вторичными (парциальными) волнами образует волну де Бройля (волновой пакет). Волна де Бройля представляет цуг волн, имеющий длину когерентности, поэтому интерференция может возникать даже при прохождении через щели одиночных фотонов.
 
«Величина l_ког называется длиной когерентности или длиной гармонического цуга, ... Например, для видимого солнечного света, имеющего сплошной спектр частот от 4·10¹⁴ до 8·10¹⁴ Гц, время когерентности примерно равно 10^-15 с и длина гармонического цуга примерно равна 10^-6 м.»
Справочник по физике. Б.М.Яворский, А.А.Детлаф. 1996. С.362.
«... волны де Бройля обладают важнейшим признаком всякой волны - способностью к интерференции.»
Фундаментальный курс физики. А.Д.Суханов. 1999. Т.3. С.35.
«Каждый фотон обладает неожиданным свойством - способностью к интерференции с самим собой.»
Фундаментальный курс физики. А.Д.Суханов. 1999. Т.3. С.25.
 
Свойства фотона являются неожиданными только с идеалистической точки зрения, когда пытаются представить фотон без рассмотрения его полевой структуры, отрицая материальность полевых потоков и не признавая законов электродинамики, по которым протекают полевые процессы. Например, исходя из идеалистических концепций, даже упоминание о токе смещения в дискретной электромагнитной волне - фотоне считается ересью. Как же без тока смещения рассчитывать электромагнитные волны? Только благодаря введению в электродинамику тока смещения удалось представить полевые процессы, протекающие в электромагнитных возмущениях, вывести уравнения и тем самым предсказать существование электромагнитных волн. Для всех электромагнитных волн (возмущений), независимо от того радиоволны это или фотоны, эффективный радиус, по которому течет замкнутый электрический ток смещения, рассчитывается одинаково: r = l/2p, т.е., зная эффективный радиус, по которому течет ток смещения в электромагнитном возмущении, можно найти его длину волны. Эффективный радиус, по которому течет ток смещения, можно определить, например, при помощи радиоантенн, где ток смещения переходит в ток проводимости. Надо заметить, что электрический ток смещения в диэлектрике и электрический ток смещения в вакууме обладают одинаковыми свойствами и по своей сути представляют один ток смещения, который, например, в виде замкнутого тока может течь как в диэлектрике, так и в вакууме, представляя распространяющееся электромагнитное возмущение - вихревое поле. Т.е. физическому вакууму присущи свойства диэлектрика и, благодаря этому, в нем могут распространяться электромагнитные возмущения (волны). Вакуум, обладающий физическими свойствами, представляет физический вакуум, например, в электродинамике используется термин "электродинамический вакуум".
 
«В электродинамическом вакууме свойства электрического поля полностью описываются напряженностью электрического поля.»
Физическая энциклопедия. ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ.
 
Материалистическое представление свойств фотонов не имеет логических противоречий и непосредственно вытекает из законов электродинамики. Т.е., если придерживаться электродинамики, где вакуум рассматривается как диэлектрик, то у электромагнитных волн естественным образом возникает дискретность, так как в любом диэлектрике электрические токи смещения всегда являются дискретными (любой электрический ток всегда связан с перемещением какого-то количества электричества, Кл/с). Но сторонники идеализма, вопреки логике, продолжают придерживаться двойных стандартов. Например, когда они рассматривают электромагнитные волны, то соглашаются, что в пространстве текут электрические токи смещения, т.е. признают, что вакуум обладает свойствами диэлектрика. Когда же рассматриваются фотоны, то здесь они уже не хотят признавать наличие токов смещения и тем самым отрицают диэлектрические свойства вакуума - именно отсюда и возникают надуманные проблемы с фотонами. Если же не применять двойных стандартов и придерживаться материалистических взглядов на природу полевых процессов, то на самом деле в электродинамике нет никаких проблем с дискретностью электромагнитных волн. Таким образом, нежелание при рассмотрении фотонов признавать материальность полей является основной причиной, по которой сторонники идеализма не хотят рассчитывать фотоны на основе электродинамики, т.е. чисто ради своих надуманных принципов, вместо полного расчета на основе электродинамики, они отдают предпочтение примитивному расчету с использованием коэффициента пропорциональности постоянной Планка.
 
«В монохроматическом свете с частотой v все фотоны имеют одинаковую энергию, импульс и массу.»
Физика. В.Ф.Дмитриева. 2001. С.339.
 
А также они имеют одинаковый ток смещения. Например, в фотоне с длиной электромагнитной волны 0.5·10^-6 м замкнутый ток смещения: 1.921·10^-4 А (I_см = 2ev). Нелогично, если энергия в электромагнитных волнах дискретна, а токи смещения и потоки индукции, в которых и находится вся энергия электромагнитных волн, вдруг не дискретны.
 
Фотоны - это частицы, которые всегда движутся со скоростью распространения электрических и магнитных потоков индукции, так как представляют поперечные электромагнитные волны, состоящие из электрических и магнитных потоков. Потоки (поля) обладают энергией и массой, соответственно, и электромагнитные волны (фотоны), состоящие из этих потоков, также обладают энергией и массой. Соотношение между электромагнитной энергией и массой в электродинамике M = ee₀mm₀W.
 
«... фотон не имеет массы. Другими словами, покоящихся фотонов не существует. Этот вывод не должен вызывать удивления. Если распространяющуюся световую волну "остановить", то свет прекратит свое существование; ...»
Основы физики. Б.М.Яворский, А.А.Пинский. 2000. Т.2. С.242.
 
Фотоны не имеют энергии и массы покоя, т.е., если фотоны "остановить", то "покоящиеся фотоны" не будут иметь энергии и, соответственно, массы. Но волны не могут покоиться и "покоящихся фотонов" не существует (например, звуковые волны также не имеют энергии покоя), поэтому говорить о массе покоя фотонов - это все равно, что говорить, например, о цвете электронов, что также не имеет физического смысла. Если частица не может находиться в состоянии покоя, то какой смысл говорить о ее свойствах в этом состоянии? В состоянии же движения фотон имеет массу, которая определяется соотношением M = ee₀mm₀W (W = Mc²). Электромагнитная масса фотона M = ee₀mm₀2eФ₀v, т.е., как и все электромагнитные волны, фотоны обладают электромагнитной массой. Надо заметить, что для фотонов формула W = Mc² подходит только для вакуума, так как в ней не учитываются диэлектрическая и магнитная проницаемости среды, влияющие на скорость движения фотонов (электромагнитных волн) и, соответственно, влияющие на соотношение между энергией и массой фотонов M = ee₀mm₀W. Масса, которая не может покоиться, является релятивистской массой и представляет кинетическую энергию.
 
«Полная энергия света - это чисто кинетическая энергия, ...»
Фундаментальный курс физики. А.Д.Суханов. 1996. Т.1. С.121.
 
Т.е. полная энергия электромагнитного потока излучения - это чисто кинетическая энергия. Таким образом, кинетическая энергия представляет электромагнитную волну. Например, фотоны - это также кванты кинетической энергии. Потенциальная энергия обладает массой покоя, поэтому она не может двигаться со скоростью света.
 
«В частности, электрическое поле, создаваемое системой неподвижных зарядов, является чисто потенциальным. Электрическое поле излучения, в том числе поле в поперечных электромагнитных волнах, является чисто вихревым.»
Физическая энциклопедия. НАПРЯЖЕННОСТЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ.
 
Вихревые потоки электрического смещения поля являются дискретными, что приводит к дискретности электромагнитных волн в виде электромагнитных квантов. Например, свет состоит из электромагнитных квантов - фотонов (квантов света). Дискретность полевых потоков индукции - это свойство квантового поля.
 
Дискретность присуща не только электромагнитным волнам.
 
«... являются фононами - квантами звука ...»
Физическая энциклопедия. КВАНТОВАЯ ЖИДКОСТЬ.
 
Квантовые свойства среды проявляются в дискретности волн, представляя корпускулярно-волновой дуализм, т.е. отдельные кванты звука, так же как и отдельные кванты света, могут образовывать дифракцию и интерференцию. Движение кванта звука также, согласно принципу Гюйгенса, сопровождается возникновением вторичных (парциальных) волн, которые, интерферируя в окружающем пространстве, гасят друг друга, не излучаясь, представляя движущийся волновой пакет парциальных волн. Фононы распространяются со скоростью звука, а их энергия зависит от длины волны, так же как и у фотонов.
 
«... излучаемая порция электромагнитной энергии сохраняет свою индивидуальность - распространяется и поглощается только целиком, т.е. ведет себя подобно частице.»
Физическая энциклопедия. ФИЗИКА.
 
Иногда ошибочно считается, что электромагнитные кванты - это всегда микрочастицы (фотоны), но это неверно, потому что их длина волны может быть любой. Электромагнитные кванты, даже при километровой длине волны, излучаются, распространяются и поглощаются порциями и по своим свойствам относятся к стабильным элементарным частицам, т.е. электромагнитные кванты в зависимости от длины волны являются микрочастицами или макрочастицами. Например, испускание (или поглощение) атомами водорода квантов излучения с длиной электромагнитной волны 21 см. Электромагнитные волны дискретны независимо от их типа - TM или TE (продольные или поперечные возмущения), так как электрические и магнитные потоки всегда дискретны.
 
«При изменении ориентации спина электрона на противоположную происходит испускание (или поглощение) кванта излучения с l = 21.1 см.»
Физическая энциклопедия. РАДИОЛИНИЯ ВОДОРОДА 21 см.
 
Электромагнитные кванты с длиной электромагнитной волны 21 см являются радиоволнами, которые можно принимать с помощью обычных радиоантенн. Полевое строение радиоволн известно - это индукционно связанные электрические и магнитные потоки, т.е. электромагнитные кванты представляют электромагнитные потоки, дискретность которых объясняется дискретностью электрических и магнитных потоков. С точки зрения электродинамики это единственно правильное объяснение, поэтому, когда были обнаружены дискретные электромагнитные волны, логичнее было не заниматься постулированием, а рассмотреть дискретность электрических и магнитных потоков. Совершенно очевидно, что, если фотон - это квант электромагнитного потока излучения, то и состоять он должен из кванта электрического потока и кванта магнитного потока.
 
«Опыты показывают, что фотоэффект практически безынерционен. При объяснении первого и второго законов встретились серьезные трудности. ... Эти кванты движутся, не делясь на части; они могут поглощаться и испускаться только как целое.»
Курс физики. А.А.Детлаф, Б.М.Яворский. 2000. С.492.
 
Серьезные трудности при объяснении фотоэффекта могли возникать только от непонимания электродинамики. Из-за дискретности полевых потоков электрической и магнитной индукции все электромагнитные волны дискретны и могут поглощаться и испускаться только порциями. Т.е. Нобелевская премия была присуждена как бы за незнание электродинамики - нет необходимости в постулировании того, что и так впрямую вытекает из электродинамики. Постулирование свойств фотонов (световых волн) без объяснения электродинамики полевых процессов, протекающих в волне (математический формализм), надолго затормозило развитие теории дискретных электромагнитных волн.
 
«Единственный способ "объяснения" этих парадоксальных результатов заключается в создании математического формализма, ...»
Квантовая физика. И.Е.Иродов. 2001. С.71.
 
На сегодня можно считать, что все основные свойства электромагнитных волн (света), как волновые, так и корпускулярные объясняются и рассчитываются в рамках электродинамики, т.е. отпала необходимость в математическом формализме, что вполне естественно, так как задача физики - объяснять сущность физических процессов, а не бесконечно восхищаться красотой постулатов и подогнанных формул.
 
«... если в математике мы аксиоматизируем, чтобы понять, то в физике нам нужно сначала понять, чтобы аксиоматизировать.»
Ю.Вигнер.
 
То, что электродинамика позволяет рассчитывать дискретные электрические токи и дискретные электромагнитные волны (фотоны), не является чем-то необычным, электродинамика и создана для того, чтобы объяснять и рассчитывать электромагнитные процессы. Например, ни одна из идеалистических теорий, построенных на принципах математического формализма, даже примерно не позволяет рассчитывать токи смещения в фотонах - дискретных электромагнитных волнах.
 
«Теория Максвелла не только предсказала возможность существования электромагнитных волн, но и позволила установить все их основные свойства, ...»
Электромагнетизм. И.Е.Иродов. 2000. С.294.
«Фарадей предположил, что наблюдаемое взаимодействие электрических зарядов и токов осуществляется через создаваемые ими в пространстве электрические и магнитные поля, введя таким образом сами эти поля как реальные физические объекты.»
Физический энциклопедический словарь. ЭЛЕКТРОДИНАМИКА.
 
Фарадей сделал предположение, что индукционные (силовые) линии реально существуют, т.е. полевые потоки индукции материальны, и то, что они невидимы, абсолютно ничего не значит, например, воздух также невидим, но это не означает, что он нематериален. Максвелл, развивая идеи Фарадея, предположил, что потоки индукции, представляя материальные образования, могут распространяться самостоятельно, в виде электромагнитных волн.
 
«Термин "магнитное поле" ввел в 1845 английский физик М.Фарадей, считавший, что как электрические, так и магнитные взаимодействия осуществляются посредством единого материального поля. Классическая теория электромагнитного поля была создана английским физиком Дж.Максвеллом (1873), ...»
Физический энциклопедический словарь. МАГНИТНОЕ ПОЛЕ.
 
Таким образом, материалистическая теория электромагнитного поля была создана Максвеллом в 1873 году, до этого в физике господствовала идеалистическая концепция непосредственного действия на расстоянии, не признающая материальность поля. Идеалистическая концепция применима только для статических полей, попытка внести изменения, интерпретировав поле как обмен виртуальными фотонами, ничего не дала, например, она осталась также неприменима для вихревых электрических полей, которые могут существовать самостоятельно, - есть поле, но нет источников для испускания виртуальных фотонов.
 
«... взаимодействие двух электронов есть результат обмена между ними виртуальными фотонами.»
Физический энциклопедический словарь. КВАНТОВАЯ ЭЛЕКТРОДИНАМИКА.
 
Т.е. электрическое поле интерпретируется как обмен виртуальными фотонами между заряженными частицами. Видимо, сторонники идеалистических интерпретаций просто не знают электродинамику полей, когда утверждают, что поле всегда связано с зарядами.
 
«Вихревое электрическое поле отличается от электростатического поля тем, что оно не связано с электрическими зарядами, ...»
Физика. О.Ф.Кабардин. 1991. С.189.
 
Согласно современным представлениям, все поля являются квантовыми, но сторонники идеализма, придерживаясь своих надуманных интерпретаций, до сих пор не хотят признать, что вихревые электрические поля, как и все поля, имеют квантовую природу.
 
Возникновение вихревых полей объясняется только материалистической теорией электромагнитного поля Максвелла. Все, что было предсказано теорией Максвелла, подтвердилось экспериментально, но, к сожалению, не было признано при его жизни. Большинство его современников были сторонниками идеалистической концепции непосредственного действия на расстоянии, которая казалась простой и красивой. Также желание сторонников идеализма сохранить свои позиции в физике тормозило развитие электродинамики. Отрицательное отношение к электродинамике Максвелла проявляется и в современных идеалистических теориях, где умозрительные представления не основаны на материализме. Например, если авторитетный, но недостаточно знающий электродинамику физик не смог по каким-то причинам рассчитать дискретные электромагнитные волны, это еще не значит, что надо отменять электродинамику и переходить на его умозрительные интерпретации. Давно уже научились рассматривать электромагнитные волны как электрические и магнитные потоки (электромагнитные возмущения) и полностью их рассчитывать, но в учебной литературе для световых электромагнитных волн (фотонов) все еще приводятся логически непоследовательные гипотезы столетней давности, т.е. фотоны не представлены с современной точки зрения как кванты электромагнитных потоков излучения (кванты электромагнитных возмущений). В учебной литературе по электродинамике почти не рассматриваются электродинамические процессы, протекающие в движущихся потоках индукции. Поэтому большинство изучающих электродинамику даже не представляют полевое строение электромагнитных волн, например, не знают, как в них текут электрические токи смещения. В результате, изучающий радиотехнику часто лучше знает полевое строение электромагнитных волн, чем физик, занимающийся электромагнитными квантами.
 
«Более новая точка зрения, принятая в настоящее время, исходит из представления, что взаимодействия передаются с помощью особого материального посредника, называемого электромагнитным полем.»
Общий курс физики. Электричество. Д.В.Сивухин. 1996. Т.3. Ч.1. С.7.
 
Согласно современной теории электромагнитного поля, электрические и магнитные потоки являются материальными, обладают энергией и массой. Признание материальности полевых потоков (теория близкодействия) позволило понять физическую сущность электромагнитных процессов, а их дискретность - объяснить квантовый характер электромагнитных потоков.
 
«Введение Максвеллом понятия тока смещения привело его к завершению созданной им макроскопической теории электромагнитного поля, позволяющей с единой точки зрения не только объяснить электрические и магнитные явления, но и предсказать новые, существование которых было впоследствии подтверждено.»
Курс физики. Т.И.Трофимова. 1998. С.251.
 
Понимание того, что электродинамический вакуум обладает свойствами диэлектрика и в нем могут течь электрические токи смещения, привело к созданию теории электромагнитного поля и предсказанию существования электромагнитных волн, которые представляют распространяющиеся токи смещения.
 
«Теория действия на расстоянии в учении об электрических и магнитных явлениях господствовала примерно до последней четверти XIX века. ... Среди физиков XIX века, для которых концепция непосредственного действия на расстоянии была неприемлема, возвышается почти одиноко фигура гениального Майкла Фарадея (1791 - 1867) ...»
Общий курс физики. Электричество. Д.В.Сивухин. 1996. Т.3. Ч.1. С.7.
 
Сторонники идеализма не признавали работы Фарадея и Максвелла, также как в настоящее время они не признают, что электромагнитные кванты можно полностью рассчитывать на основе электродинамики. К сожалению, среди физиков соотношение между сторонниками идеалистических и материалистических концепций часто не в пользу последних, что можно в какой-то мере объяснить как проявление человеческой потребности принимать желаемое за действительное.
 
«Великий Галилей еще четыре столетия тому назад говорил: в вопросах науки мнение одного бывает дороже мнения тысяч. Иными словами, большинством голосов научные споры не решаются.»
О физике и астрофизике. В.Л.Гинзбург. 1995. С.257.
 
"Чудаки" движут науку.
 
«Истина всегда рождается как ересь, а умирает как предрассудок.»
Ф.Гегель.
«Обычно новые научные истины побеждают не так, что их противников убеждают и они признают свою неправоту, а большей частью так, что противники эти постепенно вымирают, а подрастающее поколение усваивает истину сразу.»
М.Планк.
 
Всегда трудно отказаться от своих сложившихся убеждений, даже если этого требуют экспериментальные факты. Например, сторонники идеализма стремятся представить мир в таком виде, в котором они его желают видеть, что часто не отражает объективной реальности, т.е. имеет место перевес желания (веры) над реальностью - проявление человеческого фактора (не всегда удается преодолеть в себе идеалистические комплексы - вера сильнее разума).
 
Проникновение в науку в любом виде идеалистических взглядов и концепций всегда отрицательно сказывается на ее развитии, тем более, когда они становятся общепризнанными, т.е. различные метафизические концепции и интерпретации с материалистической точки зрения неприемлемы, так как не отражают реальных физических процессов, даже если они поддерживаются некоторыми представителями официальной науки. Например, антинаучная концепция непосредственного действия на расстоянии, не давая развиваться материалистической теории электромагнитного поля, задержала открытие электромагнитных волн, тем самым затормозив развитие технического прогресса. Т.е. в науке сторонники идеализма, сами не понимая того, в определенной мере тормозят ее развитие. К сожалению, в некоторых областях физики до сих пор существуют общепризнанные представления, основанные на идеалистическом мировоззрении. Например, согласно теории близкодействия, электрические поля - это электрические потоки, магнитные поля - это магнитные потоки, попытка интерпретировать полевые потоки как обмен виртуальными фотонами между частицами является проявлением идеализма, так как полевые потоки индукции - это материальные образования, обладающие энергией и массой, которые могут существовать самостоятельно, независимо от частиц, в виде вихревых полей. Электродинамика полевых процессов по своей сути - это электродинамика физического вакуума, поэтому она относится к полузакрытой области физики, так как материальность вакуума противоречит принципам, заложенным в некоторых общепризнанных идеалистических теориях, т.е. для сторонников идеализма дальнейшее развитие данной области электродинамики является нежелательным. На практике же, где нет идеалистических предрассудков, например, в радиотехнике приходится детально рассматривать полевую структуру электромагнитных волн и электродинамику полевых процессов, но, к сожалению, сторонники идеализма, придерживаясь своих умозрительных концепций и не желая замечать реальности, вопреки всем экспериментальным фактам до сих пор пытаются отрицать материальность и дискретность полевых потоков, которые представляют электромагнитные волны. Например, согласно идеалистическим взглядам, считается, что фотоны не имеют структуры, их невозможно представить, так как это выше возможностей нашего воображения - такие взгляды на самом деле ни на чем не основаны и не соответствуют действительности. Электродинамика позволяет рассмотреть полевую структуру любых электромагнитных волн, т.е. можно представить электрические и магнитные потоки в волне, токи смещения и рассчитать их. Фотоны - это те же самые электромагнитные волны (возмущения), только дискретные, и на основе электродинамики их можно рассчитать, например, зная длину волны, можно вычислить величину тока смещения или энергию (энергию полевых потоков). При этом рассчитывать отдельные фотоны значительно проще, чем множество одновременно распространяющихся электромагнитных волн.
 
«... не проявляющими внутренней структуры, на сегодняшний день можно считать лишь фотоны ...»
Физика. В.Ф.Дмитриева. 2001. С.409.
 
Фотоны (кванты электромагнитного потока излучения) - это поперечные электромагнитные волны, и как все электромагнитные волны, они имеют полевую электромагнитную структуру. Т.е. состоят из электрических и магнитных потоков и электрических токов смещения. Все электромагнитные процессы, протекающие в фотонах, можно представить и рассчитать на основе электродинамики, но с этим никак не хотят соглашаться сторонники идеализма - то начинают утверждать, что фотоны не имеют структуры, то у них проблемы с воображением - агностицизм.
 
«Каким образом фотон-частица может иметь волновые свойства? Представить себе такой объект, который совмещал бы несовместимое, - это выше возможностей нашего (классического) воображения.»
Квантовая физика. И.Е.Иродов. 2001. С.24.
 
Точнее - это выше возможностей идеалистического воображения. Чтобы не возникало странных проблем с воображением при рассмотрении дискретных электромагнитных волн (фотонов), надо просто придерживаться материалистической формы мышления.
 
«Познание мира есть процесс бесконечный.»
Физика. В.Ф.Дмитриева. 2001. С.410.
 
Наука постоянно сталкивается с необъяснимыми на первый взгляд явлениями и можно привести множество примеров из истории, но это никак не связано с возможностями нашего воображения, так как с материалистической точки зрения все это надо рассматривать как текущие трудности, возникающие на данном этапе познания мира.
 
Сторонники идеализма, желая затормозить развитие электродинамики и тем самым сохранить свои позиции в физике, распространяют (навязывают) ложное мнение, что нельзя рассчитывать фотоны на основе электродинамики, так как они не имеют структуры и представить себе такой объект невозможно из-за проблем с воображением. С тех пор, как появилась электродинамика (победила теория близкодействия), сторонники идеализма никак не могут успокоиться, периодически делая попытки распространить на нее свои идеалистические интерпретации, т.е., хотя и победила теория близкодействия, но в физике сторонники идеализма как были, так и остались, продолжая отрицательно влиять на ее развитие. На самом же деле в электродинамике нет трудностей с электромагнитными волнами - они естественным образом являются дискретными. Также нет никаких надуманных проблем с воображением - любое возмущение поля можно представить и для этого в электродинамике существует графическое изображение потоков индукции. Например, частицы фотоны состоят из вихревых электрических и магнитных полей, а любое векторное поле всегда можно представить в виде индукционных линий. Физика, пожалуй, единственная наука, где еще имеют место идеалистические предрассудки, с которыми приходится бороться.
 
«Крупные открытия в области физики (например, ... корпускулярно-волновой дуализм и взаимопревращаемость двух форм материи - вещества и поля, ... и др.) всегда были связаны с борьбой материализма и идеализма.»
Курс физики. А.А.Детлаф, Б.М.Яворский. 2000. С.4.
«Введение тока смещения в уравнение позволило Максвеллу предсказать существование электромагнитных волн, ...»
Физическая энциклопедия. СМЕЩЕНИЯ ТОК.
 
Введение тока смещения позволило Максвеллу полностью представить полевую структуру электромагнитных возмущений, вывести уравнения и тем самым предсказать существование электромагнитных волн. Аналогичная ситуация и с электромагнитными квантами. К сожалению, в физической литературе, рассматривая кванты электромагнитного потока излучения, даже не упоминают о токах смещения, т.е. как бы забывают об их электромагнитной природе и о том, что без таких понятий, как электрический поток, магнитный поток и ток смещения просто нельзя обойтись при рассмотрении любых электромагнитных возмущений.
 
«Иначе говоря, возникает ток смещения, который также будет возбуждать магнитное поле, параллельное оси Y. ... Это и есть электромагнитные волны, или электромагнитные возмущения.»
Общий курс физики. Электричество. Д.В.Сивухин. 1996. Т.3. Ч.2. С.15.
 
Т.е. в электромагнитной волне вихревое электрическое поле (вихревой поток электрического смещения) представляет ток смещения, образующий магнитное поле.
 
«Электромагнитную индукцию Максвелл интерпретировал как процесс порождения переменным магнитным полем вихревого электрического поля. Вслед за этим он предсказал обратный эффект - порождение магнитного поля переменным электрическим полем ("током смещения").»
Физическая энциклопедия. ФИЗИКА.
«... осями "вихрей" магнитного поля в вакууме служат линии плотности "электрического тока смещения".»
Фундаментальный курс физики. А.Д.Суханов. 1998. Т.2. С.274.
 
Так как количество электричества (Кл) дискретно, то, соответственно, все электрические токи (Кл/с) дискретны - токи проводимости, токи поляризации и токи смещения. При этом полный ток всегда является замкнутым. Электрические токи могут взаимопревращаться, например, в антенне токи проводимости могут перейти в замкнутые электрические токи смещения, которые, распространяясь в пространстве, могут снова в антенне перейти в токи проводимости.
 
Примеры расчетов токов смещения приведены в учебниках.
 
«Пример. В вакууме распространяется плоская гармоническая линейно поляризованная электромагнитная волна ... Найти амплитудное значение плотности тока смещения в этой волне.»
Волновые процессы. И.Е.Иродов. 1999. С.45.
 
Ток смещения I_см = dФ_e/dt, где Ф_e - переменный (вихревой) электрический поток. Дискретность электрических токов смещения в поперечных электромагнитных волнах (в вихревых потоках электрического смещения поля) I_см = 2ev, где e - квант электрического потока (заряда), v - частота. Эффективный радиус, по которому течет замкнутый ток смещения: r = l/2p, где l - длина волны. Электродинамика позволяет рассчитывать дискретные электромагнитные волны - фотоны без использования коэффициента пропорциональности постоянной Планка, используя только электромагнитные постоянные, при этом расчет получается более полным. Т.е. электродинамика позволяет провести полный электродинамический расчет фотона, а не только примитивный расчет его энергии с помощью постоянной Планка.
 
«... постоянной Планка называется коэффициент пропорциональности ...»
Квантовая физика. И.Е.Иродов. 2001. С.11.
«Электромагнитные постоянные. Элементарный заряд e ... Квант магнитного потока Ф₀ ...»
Физические величины (справочник). 1991. С.1234
 
В теоретической физике желательно не пользоваться коэффициентами пропорциональности, так как теряется физическая суть выражений и формулы приобретают неестественный вид. Зачем вводить лишние сущности, если можно обойтись без них, т.е. без кванта электрического заряда (потока) и кванта магнитного потока обойтись нельзя, так как это электромагнитные постоянные, а их произведение 2eФ₀ = 6.626·10^-34 Кл·Вб, представляя коэффициент пропорциональности (постоянная Планка), является лишней сущностью. Например, если идти таким путем, то, умножив величину кванта заряда на скорость света, можно получить еще один коэффициент пропорциональности (еще одну лишнюю сущность) и т.д. Таким образом, существование постоянной Планка противоречит принципу Оккама, отсюда и возникают искусственные трудности.
 
«Не следует без необходимости умножать сущности.»
У.Оккам.
«Фундаментальные физические постоянные. Заряд электрона. Квант магнитного потока.»
Физический энциклопедический словарь.
 
Т.е. нет никакой необходимости в искусственной замене фундаментальных электромагнитных постоянных различными фундаментальными коэффициентами пропорциональности. От этого физика становится только более запутанной и возникает необходимость в различных странных теориях и интерпретациях. В итоге это проявляется как уход от объективной реальности, например, в учебной литературе почти не упоминается, что постоянная Планка - это всего лишь произведение электромагнитных постоянных h = 2eФ₀, а его физическая размерность Кл·Вб. Электромагнитная волна состоит из электрического потока, измеряемого в кулонах, и магнитного потока, измеряемого в веберах, и если вместо лишней сущности - постоянной Планка использовать обычные электромагнитные постоянные, то формулы приобретают нормальный электродинамический вид, что еще раз подтверждает правильность принципа Оккама.
 
«Зная постоянную Планка, можно найти кванты энергии для колебаний с различными частотами.»
Физика. В.Ф.Дмитриева. 2001. С.338.
 
В результате у изучающих складывается ошибочное представление, что кванты электромагнитного потока излучения являются дискретными не по причине дискретности электрических и магнитных потоков, из которых они на самом деле и состоят, а из-за какого-то непонятного коэффициента пропорциональности. В физике желательно называть вещи своими именами, т.е., если фотон представляет квант электромагнитного потока излучения, то и в формуле, естественно, должны стоять квант электрического потока и квант магнитного потока W = 2eФ₀v, а не их произведение в виде коэффициента пропорциональности - постоянной Планка W = hv. Получается два варианта - либо в расчетах использовать коэффициент пропорциональности, не понимая его физической сути, либо просто рассчитывать дискретные электромагнитные волны - фотоны на основе электродинамики, исходя из материальности и дискретности электрических и магнитных потоков. Энергия любой электромагнитной волны - это сумма энергий электрического и магнитного потоков, при этом электрическая энергия всегда равна магнитной. Также и в любой дискретной электромагнитной волне энергия электрического потока равна энергии магнитного потока W_э = W_м = eФ₀v, т.е. электромагнитная энергия W = W_э + W_м = 2eФ₀v (в электронвольтах W = 2Ф₀v). К сожалению, в учебной литературе всегда приводится только один вариант расчета энергии фотонов с использованием коэффициента пропорциональности - постоянной Планка, а о расчете на основе электродинамики даже не упоминается, как будто фотоны - это не электромагнитные волны. Например, существуют электромагнитные кванты с длиной волны 21 см, свойства которых можно исследовать с помощью обычных радиоантенн, т.е. наблюдать у них электрические и магнитные потоки индукции. Таким образом, экспериментально подтверждено, что кванты электромагнитного потока излучения, как и все электромагнитные волны, имеют полевую структуру, т.е. состоят из электрических и магнитных потоков, а метафизическое утверждение, будто бы электромагнитные кванты не имеют структуры - это просто идеалистический вымысел. Все кванты электромагнитного потока излучения имеют полевую структуру и отличаются только количественно - длиной волны, т.е. отличаются величиной тока смещения и энергией электрических и магнитных потоков. Сами же электрические и магнитные потоки у всех электромагнитных квантов одинаковы и равны кванту электрического и магнитного потоков.
 
Согласно Максвеллу, токи смещения могут течь в электродинамическом вакууме самостоятельно (без токов проводимости), при этом они всегда являются замкнутыми, например, представляя вихревые электрические поля. Введение электрического тока смещения в уравнение позволило Максвеллу предсказать существование электромагнитных волн, но в то время трудно было предвидеть квантовую природу полей и дискретность токов, приводящих к одному из следствий - дискретности электромагнитных волн.
 
«... в уравнениях не учитывается ни дискретная структура электрических зарядов и токов, ни квантовый характер самих полей.»
Физическая энциклопедия. МАКСВЕЛЛА УРАВНЕНИЯ.
 
Нельзя упрекать Максвелла в том, что, рассматривая электродинамические процессы, он не учитывал квантовый характер зарядов и полей, и тем самым не предвидел дискретность электрических токов и электромагнитных волн (жил в XIX веке). Исходя из современных представлений, при расчетах в электродинамике необходимо учитывать дискретность электрических зарядов, токов и квантовый характер самих полей (потоков, возмущений). Векторные поля, согласно электродинамике, - это потоки индукции, т.е. квантовый характер полей - это квантовый (дискретный) характер электрических и магнитных потоков индукции.
 
Электродинамика Максвелла, учитывающая квантовую природу полей и дискретность токов, является квантовой, и она стала квантовой (независимо от ее названия) с того момента, когда было установлено, что заряды имеют квантовую природу (1897). В такой квантовой электродинамике Максвелла (КЭДМ) квантами поля являются элементарные электрические заряды (кванты заряда), а не фотоны (кванты света), как в КЭД, что позволяет рассчитывать дискретные электромагнитные волны. При этом фотоны представлены естественным образом как дискретные вихревые потоки электрического смещения поля, которые, согласно B = m₀[vD], также обладают магнитной индукцией, т.е. представляют дискретные электромагнитные потоки. Таким образом, согласно КЭДМ, фотон представляет элементарный электромагнитный поток, состоящий из кванта электрического потока и кванта магнитного потока.
 
Если в уравнениях учитывать квантовый характер полей и дискретную структуру токов смещения, то в расчетах электромагнитных волн появляется дискретность, что соответствует принципу корпускулярно-волнового дуализма. Квант электромагнитного потока излучения состоит из кванта электрического потока и кванта магнитного потока, т.е. энергия электромагнитного кванта состоит из энергии кванта электрического потока и энергии кванта магнитного потока.
 
«... плотность энергии электромагнитного поля складывается из плотностей энергии электрического и магнитного полей.»
Физика. В.Ф.Дмитриева. 2001. С.258.
«... в бегущей плоской электромагнитной волне электрическая энергия в любой момент равна магнитной.»
Общий курс физики. Электричество. Д.В.Сивухин. 1996. Т.3. Ч.2. С.18.
 
Наименьшее поперечное возмущение (дискретная волна) состоит из двух разноименных областей возмущения в один квант заряда, между которыми существует элементарный электрический поток величиной в один квант потока, т.е. ток электрического смещения поля:

Получается, 1 В – 1.602·10^-19 Дж, т.е. равен одному электронвольту. Таким образом, электромагнитный квант с ЭДС в один вольт обладает энергией, равной одному электронвольту.
 
« 1 эВ = 1.60219·10^-19 Дж »
Физическая энциклопедия. ЭЛЕКТРОНВОЛЬТ.
 
Таким образом, в электромагнитных волнах дискретны токи смещения и энергия электрических и магнитных потоков. Для их вычисления достаточно знать частоту электромагнитной волны, величину кванта электрического потока и кванта магнитного потока, либо вместо них, чисто для упрощения выражения, можно использовать коэффициент пропорциональности h = 2eФ₀ = 6.626·10^-34 Кл·Вб, представляющий квант электромагнитного потока.
 
«E = hv. Коэффициент пропорциональности h в этом выражении носит название постоянная Планка.»
Физика. О.Ф.Кабардин. 1991. С.299.
 
Но для элементарных частиц, где единицей измерения является электронвольт, коэффициент пропорциональности только усложняет выражение W = hv/e, т.е. более рациональной является естественная формула W = 2Ф₀v, без коэффициента пропорциональности. Эта формула как бы подчеркивает, что в фотоне магнитный поток равен кванту магнитного потока, где магнитная энергия равна W = Ф₀v.
 
«Существование кванта магнитного потока отражает квантовую природу явлений магнетизма.»
Физический энциклопедический словарь. КВАНТ МАГНИТНОГО ПОТОКА.
 
Подведем итог. Электромагнитные волны - это распространяющиеся колебания электромагнитного поля и поэтому то, что электромагнитные волны могут распространяться как частицы, имеет простое электродинамическое объяснение. Электромагнитные волны состоят из электрических и магнитных потоков, а так как электромагнитное поле имеет квантовую природу, то элементарное электромагнитное возмущение состоит из кванта электрического потока и кванта магнитного потока. Такое элементарное электромагнитное возмущение представляет электромагнитный квант - фотон, который на основе электродинамики полностью рассчитывается. Такой электромагнитный квант, двигаясь равномерно со скоростью света, согласно принципу Гюйгенса, из-за интерференции не создает излучения и поэтому не теряет энергию. Скорость движения электромагнитного кванта зависит от электромагнитной проницаемости среды и равна скорости распространения электрических и магнитных потоков. Фотоны состоят всего лишь из двух компонентов - электрических потоков и магнитных потоков, а если еще более точно, то всего лишь из одного компонента - электрического потока, так как магнитный поток - это всего лишь движущийся электрический поток B = m₀[vD], представляющий ток электрического смещения поля.
 
«... на рис. 227 показана моментальная "фотография" плоской электромагнитной волны ...»
Курс физики. Т.И.Трофимова. 1998. С.299.
 
К сожалению, в учебной литературе - в виде моментальной "фотографии" - можно встретить только идеалистическое представление электромагнитной волны, что на самом деле не имеет ничего общего с ее реальным полевым строением. На таких рисунках все индукционные линии начинаются на оси X, что противоречит электродинамике, а линии электрических токов смещения вообще отсутствуют, т.е. как бы забывают, что введение тока смещения позволило Максвеллу представить полевую структуру электромагнитных возмущений, вывести уравнения и тем самым предсказать существование электромагнитных волн. Надо заметить, иногда ошибочно считается, что в линейных электромагнитных волнах электрические потоки замкнуты, на самом деле замкнуты линии тока смещения, а электрическое поле является вихревым, но не соленоидальным, так как линии электрической индукции направлены между разноименными областями возмущения, т.е. электрический поток существует между разноименными областями распространяющегося возмущения - нет кругового (замкнутого) потока электрической индукции. Движущийся электрический поток - это изменяющееся (нестационарное) электрическое поле, что представляет ток смещения I_см = dФ_e/dt. Для наглядности можно рассмотреть движение двух поперечно ориентированных разноименных зарядов, что представляет движущийся поперечный электрический поток, который образует вихревое (нестационарное) электрическое поле, т.е. ток смещения и, соответственно, магнитный поток. Здесь, как и в поперечном электромагнитном возмущении, существует электрический поток между двумя разноименными зарядами. При этом ток смещения возникает без кругового потока электрической индукции. Также векторы электрической и магнитной индукции взаимно перпендикулярны, а их фазы совпадают. Такое движущееся электромагнитное возмущение, хотя и образует вторичные волны, но не создает излучения, так как все возникающие электромагнитные волны, интерферируя в окружающем пространстве, гасят друг друга, не излучаясь.
 
«... каждая точка среды, до которой доходит световое возбуждение, является, в свою очередь, центром вторичных волн.»
Физика. В.Ф.Дмитриева. 2001. С.283.
 
Точнее, каждая точка полевой среды, до которой доходит электромагнитное возмущение, является центром вторичных волн, но при этом излучение может не возникать, если все вторичные волны, интерферируя между собой, полностью гасят друг друга.
 
То, что электрический поток в линейных электромагнитных волнах не является соленоидальным (замкнутым), - это экспериментальный факт: в продольном направлении электрическая индукция поля отсутствует, т.е. нет кругового электрического потока, электрическая индукция поля всегда поперечна, представляя поперечное электрическое возмущение поля (поперечное электрическое смещение поля).
 
«... на участках bc и ad направления напряженности поля и перемещения при обходе контура взаимно перпендикулярны ...»
Основы физики. Л.А.Грибов, Н.И.Прокофьев. 1995. С.319.
 
Т.е. линейная электромагнитная волна на продольных участках контура bc и ad не создает электрической напряженности поля - электрическая индукция всегда поперечна. Если бы линии электрической индукции были замкнуты по кругу, то обязательно имелась бы продольная составляющая напряженности поля.
 
«Меняющееся магнитное поле рождает электрическое поле, силовые линии которого охватывают силовые линии магнитного поля и т.д. ... Кроме того, в электромагнитной волне векторы E и B всегда колеблются в одинаковых фазах, одновременно достигают максимума, одновременно обращаются в нуль.»
Физика. В.Ф.Дмитриева. 2001. С.259.
 
Если в электромагнитной волне линии электрической индукции охватывают линии магнитной индукции, т.е. между фазами у них есть сдвиг, то как же они могут колебаться в одинаковых фазах? Надо заметить, что такая ошибка в книгах по электродинамике встречается довольно часто, так как путают индукционные линии вихревого электрического поля с линиями тока электрического смещения. На самом же деле линии магнитной индукции охватывают линии тока смещения, а линии электрической индукции не замкнуты и это подтверждают прямые экспериментальные факты - в продольном направлении электрическая напряженность поля в поперечных электромагнитных волнах отсутствует. В начале электромагнитного возмущения электрическая индукция возрастает и ток смещения течет в одном направлении. В конце возмущения электрическая индукция уменьшается и ток смещения течет в обратном направлении. Например, если в распространяющихся электромагнитных возмущениях электрические потоки индукции равны одному кванту количества электричества, то такие возмущения создают круговые токи смещения силой I_см = 2ev.
 
«Ток смещения I_см = dФ_e/dt, где Ф_e - поток электрического смещения ...»
Справочник по физике. Б.М.Яворский, А.А.Детлаф. 1996. С.289.
 
В тех точках электромагнитной волны, где плотность токов электрического смещения максимальна, плотность электрических и магнитных потоков равна нулю - нет электрической и магнитной индукции. И наоборот, в тех точках, где плотность электрических и магнитных потоков максимальна, там плотность токов электрического смещения равна нулю. Таким образом, в электромагнитной волне токи электрического смещения поля переходят в электрические и магнитные потоки возмущения поля и наоборот.
 
«В результате магнитное поле можно рассматривать как неизбежный релятивистский результат движения электрических зарядов ...»
Физическая энциклопедия. ЭЛЕКТРОДИНАМИКА.
 
Точнее, магнитное поле (поток) - это результат движения электрического потока B = m₀[vD], а так как электрические потоки дискретны, соответственно, дискретны магнитные и электромагнитные потоки.
 
С током электрического смещения поля связана энергия и, соответственно, масса, в фотоне 1 А – 2.301·10^-32 кг. Для тока смещения, выраженного через массу, подходит термин "текущий полевой поток" (ток по-английски сurrent - текущий поток), т.е. возмущения не возникают мгновенно, их образование связано с движением (смещением) квантов поля. Чем меньше текущий полевой поток, тем более длительный период времени (в процессе распространения возмущения) требуется для образования двух разноименных областей возмущения поля в один квант, т.е. чем больше длина волны, тем меньше текущий полевой поток (меньше энергия и масса потока), который связан с дискретным возмущением.
 
«Чем больше длина волны, тем меньше энергия и импульс фотона ...»
Курс физики. Т.И.Трофимова. 1998. С.384.
 
В основе материи лежит квантовое электромагнитное поле, кванты которого, смещаясь в виде токов смещения, образуют различные возмущения поля, представляющие элементарные формы материи. Дискретные поперечные возмущения (волны) представляют фотоны, продольные замкнутые - лептоны, продольные замкнутые стоячие - партоны, из которых образованы адроны (протон - из трех партонов). Замкнутые стоячие волны представляют "переменные магниты" и, если частоты совпадают (резонанс), то между ними возникают взаимодействия, которые также зависят от их ориентации (все ядерные силы, представляющие сильные взаимодействия, являются резонансными).
 
«По современным представлениям, квантовое поле является наиболее фундаментальной и универсальной формой материи, лежащей в основе всех ее конкретных проявлений.»
Физическая энциклопедия. КВАНТОВАЯ ТЕОРИЯ ПОЛЯ.
«... опыты по неупругому рассеянию электронов высоких энергий на нуклонах выявили зернистую ("партонную") структуру протона и нейтрона.»
Справочник по физике. Б.М.Яворский, А.А.Детлаф. 1996. С.552.
«... кварки являются лишь вспомогательными образами (типа магнитных полюсов в электродинамике), пусть и удобными для описания различных явлений и свойств адронов, но не носящими фундаментального характера.»
О физике и астрофизике. В.Л.Гинзбург. 1995. С.62.

Материальное квантовое поле

Современная теория поля придерживается материалистических взглядов на природу физического вакуума, рассматривая его как невозбужденное состояние полевой материи, что позволяет с единой точки зрения представить природу различных полевых процессов. Физический вакуум, представляя полевую форму материи, может оказывать давление на вещественную материю, что наблюдается экспериментально в эффекте Казимира. Таким образом, то, что физический вакуум представляет одну из форм материи - это экспериментальный факт.
 
«Очень важную роль играет состояние поля с наименьшей энергией, которое называется вакуумом.»
Физическая энциклопедия. ФИЗИКА.
 
Т.е. физический вакуум - это полевой вид материи, находящейся в невозбужденном состоянии. "Вакуумное состояние поля" правильнее называть "скалярным состоянием поля", так как нет зависимости от поворота системы координат, в отличие от электрических, магнитных и гравитационных потоков индукции, которые представляют векторные состояния поля.
 
«... Дирак предположил, что состоянием с минимальной энергией (вакуумным состоянием) является состояние, в котором все уровни с отрицательной энергией заполнены.»
Физическая энциклопедия. ДИРАКА УРАВНЕНИЕ.
 
Т.е. энергия вакуумного состояния поля условно принята за минимальный нулевой уровень энергии, так как могут быть уровни как с положительной, так и с отрицательной энергией относительно нулевого состояния. Таким образом, нулевое значение энергии вакуума - это условность, так же как, например, нулевая линия на шкале Цельсия.
 
«... к представлению о вакууме как об особом типе материальной среды.»
Физическая энциклопедия. ДЫРОК ТЕОРИЯ ДИРАКА.
«... физическом вакууме как специфическом виде материи.»
Физическая энциклопедия. МАТЕРИЯ И ДВИЖЕНИЕ.
 
Нет пространства без материи и нет материи без движения.
 
«С современной точки зрения вакуум (вакуумное состояние) обладает некоторыми свойствами обычной материальной среды.»
Физическая энциклопедия. ЭФИР.
 
Среда не может быть чуть-чуть материальной, она либо материальна, либо нет. Если вакуум обладает хотя бы одним физическим свойством, то он уже является материальной средой, представляя физический вакуум.
 
«... вакуум является универсальной средой, в которой возбуждается электромагнитное поле.»
Общий курс физики. Электричество. Д.В.Сивухин. 1996. Т.3. Ч.1. С.11.
«Однако позже выяснилось, что пустота - "бывший эфир" - носитель не только электромагнитных волн; в ней происходят непрерывные колебания электромагнитного поля ("нулевые колебания"), рождаются и исчезают электроны и позитроны, протоны и антипротоны и вообще все элементарные частицы. Если сталкиваются, скажем, два протона, эти мерцающие ("виртуальные") частицы могут сделаться реальными - из "пустоты" рождается сноп частиц. Пустота оказалась очень сложным физическим объектом. По существу, физики вернулись к понятию "эфир", но уже без противоречий. Старое понятие не было взято из архива - оно возникло заново в процессе развития науки. Новый эфир называют "вакуумом" или "физической пустотой".»
Академик А.Мигдал.
 
Вакуум так же материален, как и вещество.
 
«Нулевые колебания - флуктуации квантовой системы (обычно квантового поля) в основном (вакуумном) состоянии. ... Это важно при учете гравитации, универсально взаимодействующей с любой формой энергии, в том числе и с вакуумной, ... эффект Казимира делает нулевые колебания наблюдаемыми.»
Физическая энциклопедия. НУЛЕВЫЕ КОЛЕБАНИЯ.
 
Таким образом, в природе не существует пустоты, а физический вакуум представляет материальную полевую среду, где даже в основном вакуумном состоянии наблюдаются нулевые колебания (флуктуации) поля. Все виды материи имеют флуктуации, так как на любом уровне, как микро, так и макро, не существует материи без движения.
 
«Такой вакуум нельзя рассматривать как просто пустое место. Физический вакуум является особым состоянием поля с важными физическими свойствами, которые проявляются в реальных процессах.»
Энциклопедия элементарной физики. ВАКУУМ.
 
Таким образом, в физике сложился дуализм - с одной стороны, для некоторых теорий нет необходимости в физическом вакууме, с другой стороны, экспериментально установлено и на сегодня уже общепризнано, что вакуум не является пустотой, представляя материальную среду, обладающую физическими свойствами.
 
С современной точки зрения вакуум обладает свойствами материальной среды, являясь состоянием поля с наименьшей энергией. Согласно квантовым представлениям, в вакууме могут образовываться состояния (возмущения) с положительными или отрицательными уровнями энергии относительно нулевого состояния. Материальный физический вакуум является универсальной средой, которая "прозрачна" для любых электромагнитных волн, т.е. и для частиц вещества - возбужденных состояний поля. Согласно электродинамике, электрическое смещение - это относительное смещение положительных и отрицательных электрических зарядов в электрически нейтральной среде Кл/м². В вакууме, как в диэлектрике, аналогично токам поляризации может течь ток смещения - возникать электрическое смещение, т.е. вакуум обладает таким физическим свойством, как диэлектрическая проницаемость. Хотя на сегодня известны многие свойства квантового поля и можно условно представить его строение, вопрос о его физической природе остается открытым. В первом приближении квантовое поле можно представить как пространство, заполненное квантами заряда, т.е. все уровни физического вакуума заполнены квантами одного знака (теория дырок Дирака). Кванты заряда всегда движутся (нет материи без движения), т.е. с квантами связано также магнитное поле (поток). Таким образом, квант поля представляет как электрический, так и магнитный квант. То что вакуум на самом деле является диэлектриком и, соответственно, все частицы могут быть только в виде волн - это очень необычно, хотя и установлено экспериментально, что все частицы обладают волновыми свойствами, т.е. являются волнами квантового поля.
 
«Интерференция и дифракция наблюдались для электронов, нейтронов, атомных ядер, атомов, молекул.»
Физическая энциклопедия. КВАНТОВАЯ МЕХАНИКА.
 
Таким образом, экспериментально установлено, что частицы имеют волновую природу.
 
После того, как выяснилось, что все частицы представляют возбужденные (волновые) состояния поля, стало понятно, почему частицы могут беспрепятственно двигаться (распространяться) в полевом пространстве (физическом вакууме). Т.е. все частицы, аналогично фотону, перемещаются в полевом пространстве как волновые образования.
 
«... опыт показывает, ... у поля выявляются корпускулярные свойства, ...»
Физическая энциклопедия. ПОЛЯ ФИЗИЧЕСКИЕ.
«... путь перехода от классического к квантовому описанию электромагнитного поля лежит в классическом разложении поля на осцилляторы.»
Квантовая механика. Л.Д.Ландау, Е.М.Лифшиц. 1972. С.267.
«... электромагнитное поле может быть представлено как совокупность бесконечно большого числа гармонических осцилляторов.»
ОТФ. Квантовая механика. И.В.Савельев. 1996. Т.2. С.343.
 
Т.е. квантовое электромагнитное поле можно представить в виде поля осцилляторов.
 
«Представим, что все пространство заполнено связанными между собой гармоническими осцилляторами. Каждый из них характеризуется координатами точки, в которой он находится. Получившееся поле осцилляторов, очевидно, имеет бесконечно большое число степеней свободы. В рассматриваемой системе могут распространяться волны колебаний этих связанных между собой осцилляторов. При переходе к квантовой механике классические величины, характеризующие каждый осциллятор (например, отклонение от положения равновесия), становятся операторами, а с каждой волной сопоставляется (согласно корпускулярно-волновому дуализму) частица, обладающая такими же, как и волна, энергией и импульсом (а следовательно, и массой). Эту частицу нельзя отождествлять ни с одним из осцилляторов поля в отдельности: она представляет собой результат процесса, захватывающего бесконечно большое число осцилляторов, и описывает некое возбуждение поля. Таким образом, изучение поля можно свести к рассмотрению квантованных волн (или частиц) возбуждений, их рождения и поглощения.»
Физический энциклопедический словарь. КВАНТОВАЯ ТЕОРИЯ ПОЛЯ.
 
Т.е. с точки зрения квантовой теории частицы - это квантованные волновые образования, возбужденные состояния квантового поля. Таким образом, поле, находящееся в возбужденном состоянии, представляет наблюдаемые элементарные частицы, а невозбужденное поле является ненаблюдаемым вакуумным состоянием квантового поля, несмотря на бесконечное число квантов заряда, которыми заполнен физический вакуум.
 
«Такое распределение частиц считается ненаблюдаемым (несмотря на бесконечную величину его плотности энергии, плотности заряда и т.д.), играя роль начала отсчета для физических величин. Поэтому наблюдаемое значение физической величины A для какой-либо системы равно разности A (система + вакуум) - A (вакуум).»
Физическая энциклопедия. ДЫРОК ТЕОРИЯ ДИРАКА.
 
Например, если полю, находящемуся в вакуумном состоянии, сообщить достаточную энергию для смещения кванта поля (заряда), то произойдет его возбуждение - в вакууме образуются две разноименные области возмущения поля: (вакуум + квант) и (вакуум - квант), где поток электрического смещения между разноименными областями равен элементарному электрическому заряду. Таким образом, в вакууме возникает наблюдаемый поток электрического смещения поля в один квант заряда - квантовое возмущение поля, т.е. скалярное квантовое поле переходит в векторное - возникает квантовый поток напряженности.
 
«Скалярное поле - поле физическое, которое описывается функцией, в каждой точке пространства не изменяющейся при повороте системы координат.»
Физический энциклопедический словарь. СКАЛЯРНОЕ ПОЛЕ.
«Колебания таких полей переносят энергию и импульс с одного места пространства в другое, а квантовая механика утверждает, что эти волны собираются в пакеты, или кванты, которые наблюдаются в лаборатории как элементарные частицы. ... Слово "скаляр" означает, что эти поля не чувствительны к направлению в пространстве, в отличие от электрических, магнитных и других полей Стандартной Модели. Это открывает возможность таким полям заполнять все пространство, не противореча одному из наиболее доказанных принципов физики, согласно которому все пространственные направления одинаково хороши.»
Стивен Вайнберг. (Нобелевская премия по физике за 1979 год)
 
Энергия поля - это энергия напряженности поля, т.е. там, где есть поток напряженности, энергия поля не равна нулю. Энергия поля, распространяющаяся в виде вихревых потоков напряженности, представляет электромагнитные волны. Так как частицы - это возбужденные состояния поля, можно предположить, что любая форма энергии (массы) в конечном итоге является энергией поля.
 
«Принято считать, что масса элементарной частицы определяется полями, которые с ней связаны.»
Физический энциклопедический словарь. МАССА.
 
Т.е. масса элементарной частицы определяется энергией возбужденного состояния поля, которое с ней связано. Невозбужденное (вакуумное) состояние поля представляет неовеществленную форму материи.
 
Квантовая (дискретная) природа электродинамического вакуума как квантового поля проявляется в дискретности электромагнитных волн.
 
Физический вакуум (электродинамический вакуум) - это скалярное квантовое электромагнитное поле (электродинамическое поле), т.е. там, где нет возмущений, поле находится в нулевом вакуумном (скалярном) состоянии. При смещении квантов поля возникает электрический поток напряженности поля. Магнитная индукция возникает как релятивистский эффект в результате движения электрического потока (заряда) B = m₀[vD]. Ядерные силы - резонансные процессы, связанные с партонной структурой адронов, резонанс, усиливая электромагнитное взаимодействие, делает его сильным, но зависимым от ориентации спина. Гравитация - результат вакуумных флуктуаций поля, флуктуационные колебания подталкивают тела к сближению.
 
«Магнетизм - особая форма взаимодействия электрических токов ...»
Физическая энциклопедия. МАГНЕТИЗМ.
«В результате магнитное поле можно рассматривать как неизбежный релятивистский результат движения электрических зарядов ...»
Физическая энциклопедия. ЭЛЕКТРОДИНАМИКА.
«Таким образом, появление магнитного поля токов есть чисто релятивистский эффект и никакой новой физической субстанции (например, в виде магнитных зарядов) появляться не должно, что и подтверждается экспериментально.»
Основы физики. Л.А.Грибов, Н.И.Прокофьев. 1995. С.299.
«Ядерные силы формируются вкладами центральных, спин-орбитальных и тензорных компонент. Силы нуклон-нуклонного взаимодействия зависят от взаимной ориентации спинов нуклонов.»
Субатомная физика. Б.С.Ишханов. 1994. С.25.
«При описании ядерных реакций, идущих через составное ядро, использовались теории резонансных ядерных процессов ...»
Физическая энциклопедия. ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА.

Энергия вакуумных флуктуаций

«В этой теории гравитационное взаимодействие - не фундаментальное взаимодействие, а результат квантовых флуктуаций всех других полей. В настоящее время достигнут большой прогресс в этом направлении ...»
Физическая энциклопедия. ГРАВИТАЦИОННОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ.
 
Т.е. гравитационная энергия поля связана с энергией вакуумных флуктуаций. Такой подход позволяет рассматривать гравитационное взаимодействие естественным образом как результат подталкивания полевой средой тел друг к другу. Чтобы возникла гравитационная сила, должна существовать разность давления колебаний поля (вакуума) флуктуационного характера. То, что электромагнитные флуктуации вакуума могут подталкивать тела к сближению, подтверждено экспериментально - эффект Казимира.
 
«Поскольку любые флуктуации - это колебания вокруг некоторого среднего значения, физический вакуум рассматривается как квантовая система в состоянии с минимальной энергией, в среднем равной нулю. Поэтому квантовые флуктуации вакуума часто называют нулевыми колебаниями электромагнитного поля. ... При эффекте Казимира две параллельные пластинки можно рассматривать как резонатор, в котором существуют только те волны, для которых соблюдается условие резонанса: на расстоянии L между пластинками укладывается целое число n полуволн. Максимально возможная длина волн будет при n = 1 - в пространстве между пластинками не могут рождаться виртуальные фотоны с длинами волн, превышающими 2L. Поэтому плотность энергии нулевых колебаний в зазоре между пластинками меньше, чем снаружи, что и обусловливает притяжение пластинок. ... Эксперименты подтвердили теорию с точностью до 1%.»
Журнал "Наука и жизнь". 2002. 12. С.147.
 
Рассматривая гравитационное взаимодействие не как фундаментальное взаимодействие, а как результат флуктуаций поля, процесс можно представить так: под действием массы тела в окружающем пространстве (в вакууме) уменьшается плотность энергии нулевых колебаний поля и возникает разность давления, в результате происходит притяжение тел, т.е. со стороны тела амплитуда флуктуаций меньше.
 
«Нулевые колебания - флуктуации квантовой системы (обычно квантового поля) в основном (вакуумном) состоянии. ... Это важно при учете гравитации, универсально взаимодействующей с любой формой энергии, в том числе и с вакуумной, ... эффект Казимира делает нулевые колебания наблюдаемыми.»
Физическая энциклопедия. НУЛЕВЫЕ КОЛЕБАНИЯ.
 
Т.е. вакуумные флуктуации (нулевые колебания) представляют вакуумную форму энергии.
 
«Величина (61.47) носит название энергии нулевых колебаний электромагнитного поля, а состояние поля, при котором все n_ka равны нулю, называется вакуумом. Так как число слагаемых в (61.47) бесконечно велико, E₀ оказывается бесконечно большой. Для большинства процессов взаимодействия поля с веществом существенна лишь разность энергий двух состояний системы вещество - поле. Поэтому наличие в энергии бесконечно большого постоянного слагаемого в этих процессах не проявляется. Однако существование нулевых колебаний сказывается на некоторых процессах и приводит хотя и к очень малым, но наблюдаемым эффектам.»
ОТФ. Квантовая механика. И.В.Савельев. 1996. Т.2. С.346.
«Виртуальные частицы - кванты релятивистских волновых полей, участвующих в вакуумных флуктуациях.»
Физическая энциклопедия. ВИРТУАЛЬНЫЕ ЧАСТИЦЫ.
 
Вакуумные флуктуации (нулевые колебания поля) под действием вещества (поглощаясь веществом) могут превращаться в реальные частицы, т.е. вещество (возбужденное состояние поля) является как бы катализатором в данном процессе.
 
«... нет необходимости предполагать, что энергия корпускул превращается в теплоту; мы можем представить себе, что она превращается в сильно пронизывающее излучение, которое может выделяться из тяготеющего тела.»
Дж.Томсон.
 
Вещество "трясет" от флуктуационных колебаний поля, которые в веществе частично превращаются в реальные частицы - устойчивые возбужденные состояния поля, при этом уменьшается "температура" поля (амплитуда флуктуаций). Возникшие возбужденные состояния поля фотонного типа заметно разогревают большие массы вещества (планеты, звезды). Возникшие возбужденные состояния поля нейтринного типа проникают через вещество, почти не взаимодействуя с ним, унося с собой энергию, полученную из вакуума (поля). Согласно экспериментальным фактам, считается, что в каждом кубическом сантиметре пространства находятся около 500 фотонов и столько же нейтрино, это в миллиарды раз больше, чем протонов (из частиц только фотоны и нейтрино не распадаются и не аннигилируют).
 
Также можно предположить, что в центре галактик, где находится большая масса вещества, из вакуумных флуктуаций рождаются не только фотоны и нейтрино, но и другие элементарные частицы, которые в магнитном поле галактики из-за нарушения закона сохранения четности разделяются на две струи (спиральные рукава): одна - из частиц, другая - из античастиц. Такой процесс объясняет, почему у галактик два спиральных рукава и отпадает вопрос о сохранении барионного заряда. Например, выброс частиц на Солнце также происходит по линиям магнитной индукции. Наблюдаемое синхротронное излучение подтверждает существование сильного межгалактического магнитного поля. Магнитное поле, поворачиваясь, образует рукава в виде спирали. Чем быстрее поворачивается магнит, тем сильнее закручена спираль. Сильное магнитное поле в центре галактики можно наблюдать в виде "бара" (пересеченные спиральные галактики), где спиральные ветви начинаются не в центре ядра, а у концов своеобразной перемычки, проходящей через ядро.

«Примерно у половины S-галактик ядро сильно вытянуто и спиральные рукава начинаются с концов ядра. Такие галактики (пересеченные спиральные, или спиральные с перемычкой - "баром") обозначаются как SB-галактики.»
Физическая энциклопедия. ГАЛАКТИКИ.
«Как и в примере с антенной, вся система зеркально симметрична относительно плоскости, в которой течет круговой ток. При выполнении закона сохранения четности интенсивность излучения электронов бета-распада должна быть одинаковой по обе стороны этой плоскости. В эксперименте же наблюдалась резкая асимметрия: по одну сторону плоскости испускалось на 40% больше электронов, чем по другую.»
Физический энциклопедический словарь. ЧЕТНОСТЬ.
«Магнитные поля галактик играют важную роль в динамике межзвездной среды и в процессах звездообразования. Магнитное поле, в частности, ответственно за удержание космических лучей в галактике, за вытянутую форму и волокнистую структуру многих типов туманностей, оно играет решающую роль в процессах переноса момента количества движения из межзвездных облаков при формировании звезд и в перераспределении момента количества движения между протозвездами и протопланетами. ... В спиральных галактиках магнитное поле наиболее сильно в спиральных рукавах, где оно в среднем вытянуто вдоль рукавов.»
Физическая энциклопедия. МАГНИТНЫЕ ПОЛЯ ГАЛАКТИК.
 
Звезды в спиральных галактиках как бы вращаются вокруг ее центра (ядра) против направления закручивания спирали. Если бы движение происходило к центру, то рукава за счет сохранения момента количества движения закручивались бы по направлению движения, как, например, у атмосферных циклонов. Также симметричное расположение спиральных рукавов указывает на то, что вещество исходит именно из центра галактики, а не наоборот: слишком большие расстояния между спиральными рукавами, чтобы они могли как-то по иному синхронизировать такую симметрию.

«Аннигиляционное излучение из области центра Галактики наблюдалось начиная с 1968 ... Источник позитронов неизвестен.»
Физическая энциклопедия. АННИГИЛЯЦИЯ.
 
Таким образом, получается, что спиральные галактики наполовину состоят из частиц и наполовину из античастиц. Спиральные рукава из вещества и антивещества, разлетаясь в противоположных направлениях, не пересекаются в пространстве, поэтому аннигиляции между ними не происходит, за исключением редких случаев, наблюдаемых как гамма-всплески. Только столкновением больших масс вещества с антивеществом можно объяснить исключительную мощность гамма-всплесков за сверхкороткое время. Энергия взрыва 10⁺⁴⁴ - 10⁺⁴⁷ Дж, которая выделяется в течение нескольких секунд, это больше, чем при самых грандиозных взрывах сверхновых, высвечивающих меньшую энергию за месяцы. С помощью современной аппаратуры в сутки в среднем наблюдается один гамма-всплеск. Многочисленные наблюдения показали, что гамма-всплеск - это чистый (аннигиляционный) взрыв, вещество почти не выбрасывается, выбрасывается чистая энергия в виде электромагнитного излучения и релятивистских частиц. Крутой фронт нарастания гамма-всплесков и медленный спад (послесвечение) говорят о том, что это именно взрывы, а не узкие лучи, например, от пульсаров. Если же предположить, что закон сохранения барионного заряда все-таки нарушается и в центре галактики под действием вакуумных флуктуаций рождаются в основном частицы, а не античастицы, то все равно под действием межгалактического магнитного поля происходит их разделение на две струи (у магнита два полюса), которые образуют два спиральных рукава.
 
В последнее время выяснилось, что красное смещение нельзя объяснить метафизической теорией "Большого взрыва" как расширение Вселенной из одной точки, так как были обнаружены звезды, возраст которых намного превышает время, прошедшее после взрыва. Возникло логическое противоречие - звезды уже существовали до "Большого взрыва", также взрыв из точки - это нарушение причинно-следственной связи, что недопустимо с точки зрения материализма. Вселенная однородна и изотропна, т.е. нет признаков "Большого взрыва". Таким образом, если взрыва не было, то красное смещение можно объяснить только затуханием электромагнитных волн. Т.е. электромагнитные волны, распространяясь в полевом пространстве, затухают (краснеют), передавая (возвращая) энергию колебаний полю, тем самым увеличивая "температуру" полевой среды. Получается, что электромагнитные волны могут поглощаться не только полем, находящимся в возбужденном состоянии (частицами вещества), но и полем, находящимся в вакуумном состоянии, постепенно затухая в нем. Таким образом, полевое пространство не является абсолютно идеальным для распространения электромагнитных волн и это наблюдается, как эффект затухания фотонов в физическом вакууме. Если в среде наблюдаются электромагнитные флуктуации, то в такой среде должно наблюдаться поглощение электромагнитных волн, где энергия волн переходит в энергию флуктуаций.
 
«Для луча, проходящего вблизи Солнца, эта дополнительная задержка составляет около 2·10^-4 сек.»
Физическая энциклопедия. ТЯГОТЕНИЕ.
 
Т.е. вблизи массы уменьшается "температура" полевой среды (аналогия: в холодной воздушной среде звук распространяется медленнее), что создает разность давления колебаний поля флуктуационного характера.
 
«Однако существуют нулевые колебания поля флуктуационного характера, энергия которых бесконечна, так как число степеней свободы поля бесконечно велико.»
Физическая энциклопедия. ФИЗИКА.
«... рассматривая для простоты однородное поле тяжести, наинизшее энергетическое состояние (нулевые колебания) электромагнитного поля там обладает ненулевой температурой ...»
Физическая энциклопедия. ЭЛЕКТРОДИНАМИКА.
 
Т.е., рассматривая в электродинамике поле тяжести, представляют вакуумное (низшее по энергии) состояние электромагнитного поля, где нулевые колебания обладают ненулевой температурой относительно условного нулевого уровня.
 
«В квантовой теории поля для описания вырождения вакуума удобно пользоваться эффективным потенциалом системы, определяющим плотность энергии в вакуумном состоянии, ...»
Физическая энциклопедия. ВЫРОЖДЕНИЕ ВАКУУМА.
«... вакуумное, или низшее по энергии, состояние следует представлять не в виде "пустого" пространства, а как своеобразную среду флуктуирующих с большой амплитудой полей.»
Физическая энциклопедия. ВАКУУМНЫЙ КОНДЕНСАТ.
 
Амплитуда флуктуаций в разных областях полевого пространства может быть различной. Чем выше "температура" вакуумной (полевой) среды, тем больше амплитуда флуктуаций. Вещество как диссипативная среда, преобразуя энергию флуктуаций в различные устойчивые возбужденные состояния поля, "охлаждает" вакуум, т.е. гравитация связана с "тепловым искривлением" полевого пространства. "Охлаждение" вакуума представляет отрицательное значение плотности энергии полевого пространства (гравитационного потока):

(формула для шара, при r большем, чем его радиус), где g - гравитационная постоянная, M - масса шара, r - расстояние от центра шара. Например, на поверхности Земли в каждом кубическом метре пространства величина полевой энергии имеет отрицательное значение 5.7·10¹⁰ Дж, что, согласно соотношению W = Mc², соответствует 6.4·10^-7 кг, для сравнения - такую же величину гравитационной энергии связи на поверхности Земли имеет тело массой 920 кг.
 
«... напряженность гравитационного поля неподвижной материальной точки массой M, находящейся в начале координат, равна G = -gM/r², ...»
Справочник по физике. Б.М.Яворский, А.А.Детлаф. 1996. С.75.
 
Соответственно, гравитационный поток:

Знак минус в формуле связан с отрицательным значением гравитационной энергии и означает то, что гравитационные потоки (линии гравитационной индукции) всегда начинаются в полевом пространстве (физическом вакууме) и имеют направление в сторону массы.
 
Гравитационный поток напряженности поля обладает энергией, например, энергия гравитационного поля (потока) шара:
 
« U = -3gM²/5R »
Задачи по общей физике. И.Е.Иродов. 2001. С.344.
 
Где M - масса шара, R - радиус шара, - чем больше масса, тем меньше энергия поля. Например, гравитационное поле Земли имеет отрицательную энергию 2.2·10³² Дж, что, согласно соотношению W = Mc², соответствует 2.5·10¹⁵ кг, для сравнения - масса Земли 5.98·10²⁴ кг. Если же радиус шара равен гравитационному радиусу R = 2gM/c², то масса отрицательной энергии гравитационного поля равна M_поля = -0.3M, т.е. гравитационный дефект массы составляет почти треть от первоначальной массы, соответственно, для образования "черной дыры" будет не хватать трети массы, которая при сжатии уходит в виде излучения. Дальнейшее сжатие или увеличение массы шара приведет к тому, что масса шара по абсолютной величине сравняется с массой гравитационного поля и их суммарная масса (энергия) будет равна нулю.
 
Таким образом, масса тела, забирая на себя энергию вакуумных флуктуаций, создает в окружающем полевом пространстве отрицательную плотность энергии поля. Т.е. гравитационный поток - это движущийся в сторону массы поток энергии флуктуаций поля, который в веществе превращается в различные устойчивые возбужденные состояния поля. Чем ближе к массе, тем меньше плотность внутренней энергии поля и тем меньше амплитуда флуктуаций, что создает разность давления в виде гравитационной силы. Только представляя гравитационное взаимодействие как результат вакуумных флуктуаций, можно дать логически непротиворечивое объяснение, почему гравитационная энергия поля имеет отрицательное значение. Чтобы уменьшить энергию гравитационного потока (по абсолютной величине), необходимо затратить энергию.
 
Надо заметить, что изменение "температуры" вакуумной (полевой) среды - это также изменение ее диэлектрической и магнитной проницаемостей, например, вблизи массы они увеличиваются, так как скорость распространения электромагнитных волн уменьшается e₀m₀ = 1/c². Изменение электрических и магнитных свойств происходит при изменении плотности среды.
 
«... скорость распространения электромагнитных волн - величина конечная. Она определяется электрическими и магнитными свойствами среды, в которой распространяется электромагнитная волна ... скорость распространения электромагнитной волны в вакууме: c = (e₀m₀)^-1/2 ...»
Физика. В.Ф.Дмитриева. 2001. С.259.
«В частности, статическое гравитационное поле играет роль среды с электрической и магнитной проницаемостями ...»
Физическая энциклопедия. ЭЛЕКТРОДИНАМИКА.
 
Плотность гравитационных потоков влияет на диэлектрическую и магнитную проницаемости вакуума, что приводит к изменению скорости распространения электрической и магнитной напряженностей поля. Также это отражается на соотношении между массой и энергией M = e₀m₀W (W = Mc²), так как определяется через диэлектрическую и магнитную проницаемости вакуума.
 
В гравитационном поле может замедляться не только скорость света, но и скорость движения элементарных частиц. Например, электрон, движущийся со скоростью, близкой к скорости света, при попадании в гравитационный поток, где скорость света меньше, чем скорость движения электрона, будет тормозиться, создавая даже в вакууме излучение Черенкова.
 
Если масса движется, то образуется вихревое гравитационное поле и так же, как у вихревого электрического поля, работа гравитационных сил при движении пробной массы по замкнутой линии может быть отлична от нуля.
 
«Работа сил вихревого электрического поля при движении электрического заряда по замкнутой линии может быть отлична от нуля.»
Физика. О.Ф.Кабардин. 1991. С.189.
 
Вихревые электрические поля (потоки) могут существовать без зарядов, также и вихревые гравитационные поля (потоки) могут существовать (распространяться) без массы.
 
«Вихревое электрическое поле отличается от электростатического поля тем, что оно не связано с электрическими зарядами, ...»
Физика. О.Ф.Кабардин. 1991. С.189.
«Импульсом обладают все формы материи, в том числе электромагнитные, гравитационные и другие поля.»
Физическая энциклопедия. ИМПУЛЬС.
 
Гравитационное поле (возмущение) имеет отрицательную энергию и массу, соответственно, получается, что обладает отрицательным импульсом - антиимпульсом, который создает антидавление - притяжение.
 
«... энергия гравитационного взаимодействия отрицательна, ...»
О физике и астрофизике. В.Л.Гинзбург. 1995. С.123.
 
Надо заметить, что упоминание об отрицательном значении гравитационной энергии поля убрано из учебников (удалось найти только один пример в сборнике задач), это, видимо, сделано для того, чтобы не возникало лишних вопросов, так как отрицательное значение энергии сразу наводит на мысль, что гравитация связана с "температурой" физического вакуума. Температура представляет состояние внутренней энергии вещества, а так как полевое пространство - это неовеществленная форма материи, то рассчитать, видимо, можно только изменение плотности внутренней энергии физического вакуума, которое происходит под действием массы тел.

Возбужденные состояния поля

Согласно современным представлениям, частицы - это возбужденные состояния поля, но пока нет однозначного ответа, какова полевая структура этих состояний. Можно предположить, что это волновые образования. Например, фотон - это стабильный пакет парциальных электромагнитных волн, т.е. фотон представляет стабильное возбужденное состояние электромагнитного поля, имеющее волновую структуру. Это же относится и к замкнутым волнам, движущимся по синфазным (боровским) орбитам, где, согласно принципу Гюйгенса, в результате интерференции парциальные волны гасят друг друга и излучение не возникает. Такие замкнутые волны также являются стабильными волновыми образованиями, но, в отличие от фотонов, они могут покоиться в пространстве, так как волны замкнуты, т.е. они имеют энергию (массу) покоя.
 
«В квантовой теории также есть предел локализации частицы - ее комптоновская длина волны l_C = h/2pmc, ...»
Физическая энциклопедия. ГРАВИТАЦИОННОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ.
 
Элементарные частицы, имея полевое происхождение, представляют возбужденные состояния квантового поля. Например, электрон - это дискретное отрицательное волновое возмущение поля в один квант заряда, движущееся синфазно по орбите в виде продольной замкнутой волны (на орбите укладывается одна длина волны l = h/mc) с радиусом:

Такое возмущение поля, когда на орбите укладывается одна длина волны (боровская орбита, как в атоме), является устойчивым возбужденным состоянием поля, так как при синфазном орбитальном движении волна себя не гасит, а возникающие вторичные волны, интерферируя в окружающем полевом пространстве, гасят друг друга, не излучаясь.
 
«... стационарными являются лишь те орбиты, на которых укладывается целое число волн ...»
Физика. В.Ф.Дмитриева. 2001. С.357.
 
Распространяющиеся волны обладают энергией, но их энергия (масса) не может покоиться - покоящихся волн не существует, т.е. распространяющиеся волны не обладают энергией (массой) покоя. Если же волна движется по кругу, например, по боровской орбите, то такая энергия (масса) представляет массу покоя, так как замкнутая волна может покоиться - не перемещаться в пространстве.
 
Движущееся положительное или отрицательное волновое возмущение поля, представляя электрический ток смещения, может двигаться только по замкнутой боровской орбите - ток, согласно законам электродинамики, всегда замкнут. При этом орбитальное движение совершает только энергия (масса) электрического потока, магнитный же поток создается круговым током смещения и не движется, поэтому масса магнитного потока не участвует в образовании момента количества движения - спина, т.е. возникает "удвоенный магнетизм" спина. В электромагнитной волне энергия (масса) электрического потока равна энергии (массе) магнитного потока. Отсюда спин электрона:

где m - масса электрона, с - скорость кругового тока (скорость света), R - эффективный радиус орбиты, по которому движется электрическое возмущение поля R = h/2pmc. Надо заметить, что классический радиус электрона не имеет ничего общего с реальным размером электрона, так как при расчете как бы забывают, что электрон, кроме электрического потока, обладает магнитным потоком, т.е. обладает электромагнитной энергией и рассчитывать электрон надо как электромагнитное возмущение поля.
 
«"Удвоенный магнетизм" спина подтверждается, в частности, опытом Эйнштейна и де Хааза и опытом Барнетта.»
Курс физики. И.В.Савельев. 1989. Т.3. С.107.
 
В поле могут возникать как частицы, так и античастицы, например, гамма-фотон, состоящий из двух разноименных областей возмущения, может при столкновении распадаться на положительное и отрицательное возмущение, т.е. на позитрон и электрон.
 
«Рождение электрон-позитронных пар происходит, в частности, при прохождении гамма-фотонов через вещество.»
Курс физики. И.В.Савельев. 1989. Т.3. С.277.
 
Частица - это возбужденное состояние квантового поля и, если в этом возбужденном состоянии количество квантов больше или меньше, чем их в вакууме (невозбужденном состоянии квантового поля), то такое возбужденное состояние поля представляет элементарную частицу, обладающую зарядом. Понятно, что если возникает область с избытком в один квант, то, соответственно, образуется область с недостатком в один квант, т.е. возникают две разноименные области и тем самым выполняется закон сохранения заряда. Области с избытком или недостатком квантов представляют возбужденные состояния поля и наблюдаются как элементарные частицы.
 
Элементарные частицы обладают физическими свойствами, по которым можно судить об их строении. Например, все свойства электронов имеют электромагнитную природу, поэтому электрон, так же как и фотон, - это чисто электромагнитная частица - возбужденное состояние квантового электромагнитного поля.
 
«... замкнутые токи и связанные с ними магнитные моменты.»
Физическая энциклопедия. МАГНЕТИЗМ МИКРОЧАСТИЦ.
 
Устойчивые замкнутые токи можно экспериментально наблюдать, например, в сверхпроводниках, где токи проводимости текут без выделения теплоты, так же как и токи смещения. В том, что могут существовать замкнутые электрические токи проводимости или смещения, с точки зрения электродинамики ничего необычного нет, так как электродинамика утверждает, что ток всегда замкнут. При это магнитные потоки дискретны, так как электромагнитное поле имеет квантовую природу.
 
«... в виде одиночных вихрей, содержащих в себе по одному кванту магнитного потока. ... По периферии вихря текут сверхпроводящие токи, ...»
Физическая энциклопедия. СВЕРХПРОВОДИМОСТЬ.
 
Электромагнитные вихри представляют устойчивые образования, т.е. их можно рассматривать как возбужденные состояния сверхпроводящей среды. Магнитная энергия вихрей W_м = I_свФ₀/2, где I_св - круговой сверхпроводящий ток, Ф₀ - квант магнитного потока.
 
«Например, если полю, находящемуся в вакуумном состоянии, сообщить достаточную энергию, то произойдет его возбуждение - рождение частицы, ...»
Энциклопедия элементарной физики. ВАКУУМ.
 
Таким образом, чтобы представить, как устроены элементарные частицы, надо рассмотреть полевые структуры различных устойчивых возбужденных состояний квантового поля, а не только дискретных поперечных возмущений (фотонов).
 
«Оказалось, что всем частицам вещества, например электронам, присущи не только корпускулярные, но и волновые свойства, и была установлена возможность взаимопревращения элементарных частиц.»
Физическая энциклопедия. ФОТОН.
 
Одни волновые формы возбужденного состояния поля могут переходить в другие волновые формы - взаимопревращение элементарных частиц. Физические свойства элементарной частицы определяются волновой формой (структурой) возбужденного состояния поля, например, электрон - отрицательное волновое возмущение поля, позитрон - положительное волновое возмущение поля, фотон - нейтральное поперечное волновое возмущение поля, состоящее из двух разноименных областей возмущения, и так далее. По мере усложнения волновой формы (структуры) возбужденного состояния поля увеличивается число физических свойств, присущих частице.
 
«В таком подходе частицы выступают как возбужденные состояния системы (поля).»
Физическая энциклопедия. КОРПУСКУЛЯРНО-ВОЛНОВОЙ ДУАЛИЗМ.
 
Элементарные частицы (возбужденные состояния поля) при движении возмущают поле. Например, если на пути частицы находятся щели, то частица проходит только через одну из них, тогда как связанное с ней возмущение поля, распространяясь в виде присоединенной волны, проходит через несколько щелей, образуя интерференционную картину поля, индукционно влияющую на движение частицы (на движение частиц могут влиять только поля). Т.е. другие щели, через которые проходят волновые возмущения, также участвуют в прохождении частиц. Волны де Бройля - это возмущения, отражающие полевую структуру движущихся частиц, которые могут влиять на движение частиц, например, при огибании волнами препятствий.
 
Любое движение в полевой среде создает возмущение и поэтому сопровождается присоединенными волнами. Если движение не превышает скорость распространения волн, то парциальные волны, возникающие при движении возмущения, не создают излучения, а, согласно принципу Гюйгенса, движутся с частицей как единое целое в виде присоединенной волны де Бройля, так как общая огибающая возникает, только если движение превышает скорость распространения волн.
 
«По принципу Гюйгенса в результате интерференции парциальные волны гасят друг друга всюду, за исключением их общей огибающей, которой соответствует волновая поверхность света, распространяющегося в среде.»
Физическая энциклопедия. ЧЕРЕНКОВА - ВАВИЛОВА ИЗЛУЧЕНИЕ.
«При движении в однородной среде со скоростью V < v_ф эти возмущения переносятся с телом как единое целое.»
Физическая энциклопедия. ВОЛНЫ.
«Волны де Бройля - волны, связанные с любой движущейся микрочастицей, ...»
Физическая энциклопедия. ВОЛНЫ ДЕ БРОЙЛЯ.
 
Волны де Бройля - волны, связанные с любой движущейся микрочастицей, независимо от того, имеет частица массу покоя или нет, т.е. с фотонами также связаны волны де Бройля электромагнитной природы.
 
«Большая часть нейтронно-оптических явлений имеет аналогию с оптическими явлениями, несмотря на различную природу полей нейтронного и светового излучений.»
Физическая энциклопедия. НЕЙТРОННАЯ ОПТИКА.
«... дифракция микрочастиц ничем не отличается от закономерностей дифракции рентгеновских лучей и дифракции волн других диапазонов. ... удалось наблюдать и дифракцию атомов и молекул.»
Физический энциклопедический словарь. ДИФРАКЦИЯ МИКРОЧАСТИЦ.
«Явление же дифракции доказывает, что в прохождении каждого электрона участвуют оба отверстия - и первое и второе.»
Курс физики. И.В.Савельев. 1989. Т.3. С.55.
«Заряженная частица вызывает кратковременную поляризацию вещества в окрестностях тех точек, через которые она проходит при своем движении. Поэтому молекулы среды, лежащие на пути частицы, становятся кратковременно действующими когерентными источниками элементарных электромагнитных волн, интерферирующих при наложении. Если V < v = c/n, то элементарные волны гасят друг друга. ... Для каждого значения l длины волны излучения можно найти такое значение l = l_al, при котором D = l/2, так что элементарные волны гасят друг друга ... при равномерном прямолинейном движении заряженной частицы в веществе с "досветовой" скоростью частица не излучает.»
Справочник по физике. Б.М.Яворский, А.А.Детлаф. 1996. С.400.
 
Также электрический диполь не излучает при равномерном движении, вызывая по ходу движения поляризацию в виде возмущения, которое отражает его полевую структуру. Т.е. движение электрического диполя также сопровождается присоединенной волной.
 
Равномерное движение заряженных частиц в вакууме вызывает кратковременное электрическое возмущение (смещение) поля в виде токов смещения в окрестностях тех точек, через которые они проходят (поляризация диэлектрического вакуума), т.е. движение сопровождается возникновением электромагнитных волн, которые, интерферируя в окружающем полевом пространстве, гасят друг друга, не излучаясь. Получается, что движение в вакууме (полевом пространстве) связано с волнами, которые не излучаются при равномерном движении. Нейтральные частицы состоят из возмущений поля и также вызывают в окрестностях тех точек поля, через которые они проходят, возникновение волн, которые не излучаются и отражают полевую структуру движущихся частиц. Аналогичные интерференционно-волновые процессы протекают при движении волновых возмущений по орбитам, на которых укладываются целые длины волн (боровские орбиты), т.е. возникающие вторичные волны, интерферируя, гасят друг друга, не излучаясь, на самих же орбитах при синфазном движении волны себя не гасят. Таким образом, волновые образования, от которых вторичные волны, интерферируя в окружающем пространстве, гасят друг друга, не излучаясь, представляют устойчивые возбужденные состояния поля - элементарные частицы, составляющие вещество. Получается, существование элементарных частиц - квантованных волновых образований связано с интерференцией волн, поэтому можно считать, что вещество представляет интерференционно-волновую картину квантового поля.
 
Частицы при движении обладают кинетической энергией, а так как кинетическая энергия имеет массу и связана с движущимися частицами, то можно считать, что увеличивается общая масса частиц. Кинетическая энергия не имеет массы покоя, так как покоящейся кинетической энергии не бывает. Масса, которая не может покоиться, является релятивистской (кинетической) массой. Фотоны, не имея массы покоя, представляют кинетическую энергию в чистом виде, т.е. плотность кинетической энергии в электромагнитной волне можно рассчитать на основе электродинамики как плотность электромагнитной энергии.
 
«Таким образом, приращение кинетической энергии частицы пропорционально приращению ее релятивистской массы.»
Механика. И.Е.Иродов. 2000. С.276.
«... называют массой движения, или релятивистской массой.»
Математическая физика. Энциклопедия. РЕЛЯТИВИСТСКАЯ МЕХАНИКА.
 
Масса покоя - это потенциальная энергия. Кинетическая же энергия частицы представляет релятивистскую массу (массу, сопровождающую движение), т.е. это масса (энергия) вихревых потоков поля, которые сопровождают движущуюся частицу в виде присоединенной волны.
 
«Принято считать, что масса элементарной частицы определяется полями, которые с ней связаны.»
Физический энциклопедический словарь. МАССА.
 
При торможении частицы теряют кинетическую энергию (присоединенную волну), например, в виде испускания электромагнитных волн - фотонов, которые уносят массу кинетической энергии. Фотоны не имеют массы покоя - потенциальной энергии, они обладают только кинетической энергией - релятивистской массой. Дополнительной релятивистской массой также обладают движущиеся частицы, имеющие массу покоя, так как при их движении в окружающем полевом пространстве возникают возмущения в виде волн де Бройля (волны всегда обладают энергией), в которых находится кинетическая энергия - релятивистская масса. Природа волн де Бройля электромагнитная (полевая), это видно, например, из формулы длины волны де Бройля l = 2eФ₀/p, где e - квант электрического заряда (потока), Ф₀ - квант магнитного потока, p - импульс. Коэффициент пропорциональности h = 2eФ₀ (постоянная Планка) упрощает выражение: l = h/p - это формула длины волны электромагнитного кванта, волны де Бройля (электромагнитный квант - порция электромагнитной энергии). Все силы взаимодействия в природе имеют полевое происхождение, поэтому, когда частица под действием силы увеличивает скорость движения, она забирает с собой часть энергии (массы) поля (возмущения) в виде волны де Бройля. Т.е. как бы движутся вместе две частицы: сама частица (имеющая массу покоя) и присоединенная волна де Бройля - электромагнитный квант (не имеющий массы покоя), который может начать распространяться самостоятельно при торможении частицы.
 
«Поскольку энергия фотона равна разности начальной и конечной энергий электрона, спектр тормозного излучения имеет резкую границу при энергии фотона, равной начальной кинетической энергии электрона.»
Физическая энциклопедия. ТОРМОЗНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ.

Ориентация спина дискретной поперечной волны

Теоретически считается, что спин фотона имеет только продольную ориентацию, но такая точка зрения не имеет однозначного экспериментального подтверждения. С другой стороны, аннигиляцию электрона и позитрона с образованием трех фотонов можно объяснить, если спины разлетающихся фотонов ориентированы поперечно движению, только тогда не нарушается закон сохранения кинетического момента системы, например, сохраняется векторная сумма моментов до аннигиляции и после.

электрон + позитрон --> три фотона

«... ортопозитроний аннигилирует в три гамма-кванта ...»
Физическая энциклопедия. ПОЗИТРОНИЙ.
 
Если спины всех фотонов ориентированы по направлению движения (или против), сумма равна 0. Если спины двух фотонов - по направлению движения и один - против (или, соответственно, наоборот), сумма равна 2. Согласно закону сохранения момента количества движения системы, после реакции должен сохраняться суммарный спин, равный 1, а такое возможно только в том случае, когда спины разлетающихся фотонов ориентированы поперечно движению (перпендикулярно плоскости разлета), например, у двух фотонов - в одну сторону и у одного - в противоположную.
 
«Важнейшими законами сохранения, справедливыми для любых изолированных систем, являются законы сохранения энергии, импульса, момента количества движения, электрического заряда.»
Физический энциклопедический словарь. СОХРАНЕНИЯ ЗАКОНЫ.
«Спин J связан со строгими законами сохранения момента количества движения и поэтому является точным квантовым числом.»
Физическая энциклопедия. ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ ЧАСТИЦЫ.
«Спин J - собственный момент импульса частицы, измеряется в единицах h/2p и принимает целые и полуцелые значения.»
Справочник по физике. Б.М.Яворский, А.А.Детлаф. 1996. С.540.
 
Так как распространяющиеся поперечные возмущения поля могут иметь разные типы поляризации, можно предположить, что линейно поляризованные фотоны имеют поперечную ориентацию спина, а циркулярно поляризованные - продольную. Аналогия: линейно поляризованные возмущения, распространяющиеся по натянутому шнуру, имеют поперечную ориентацию момента количества движения, а циркулярно поляризованные - продольную. Все поперечные возмущения переносят момент количества движения, ориентация которого зависит от типа поляризации.
 
«Тем самым свойство правой или левой циркулярной поляризации присуще отдельному фотону. ... Тем самым свойство линейной поляризации вдоль осей Y или Z также присуще отдельному фотону.»
Фундаментальный курс физики. А.Д.Суханов. 1999. Т.3. С.16.
«... различают следующие типы поляризации поперечных синусоидальных волн: эллиптическую, циркулярную (или круговую), линейную (или плоскую).»
Курс физики. А.А.Детлаф, Б.М.Яворский. 2000. С.388.
«... перенося энергию и импульс, момент импульса; ...»
Физическая энциклопедия. ВОЛНЫ.
 
Рассмотрим другой пример, когда аннигилируют электрон и позитрон с образованием двух фотонов.
 
«... парапозитроний аннигилирует в два гамма-кванта ...»
Физическая энциклопедия. ПОЗИТРОНИЙ.
 
Если после аннигиляции спины фотонов ориентированы по направлению движения или против, то в этом случае нарушается закон сохранения момента количества движения, так как система из электрона и позитрона имела нулевой момент количества движения, а после аннигиляции система из двух фотонов имеет момент количества движения, не равный нулю во всех случаях, кроме одного, когда пара электрон и позитрон до аннигиляции покоилась относительно наблюдателя. Для наглядности рассмотрим крайний случай, когда пара электрон и позитрон движется со скоростью, близкой к скорости света. После аннигиляции два фотона, согласно закону сохранения импульса, будут двигаться в том же направлении, в котором двигались электрон и позитрон и, если спины фотонов ориентированы по направлению движения или против, то в сумме момент количества движения будет не равен нулю.

                                     -->
электрон + позитрон -->   два фотона       наблюдатель
                                     -->

Также можно рассмотреть обратный случай, когда наблюдатель движется относительно электрона и позитрона. Если после аннигиляции спины фотонов ориентированы по направлению движения или против, то для движущегося наблюдателя система из двух фотонов будет иметь ненулевой момент количества движения, что противоречит закону сохранения момента количества движения. Т.е., например, система из наблюдателя, электрона и позитрона не имеет момента количества движения, а после аннигиляции система из наблюдателя и двух фотонов будет его иметь и, если наблюдатель столкнется с фотонами, поглотив их, то у него появится момент количества движения. Отсюда можно сделать вывод: постулат о том, что спины фотонов всегда имеют продольную ориентацию, является неверным.

Электродинамическое взаимодействие

«Если какой-нибудь заряд переместился из одной точки в другую, то, очевидно, силы, действующие со стороны этого заряда на другие заряды, изменятся. При непрерывном движении заряда эти силы также должны меняться непрерывно; однако, если распространение действия заряда совершается с конечной скоростью, это изменение будет отставать от перемещения заряда, что приводит к значительным усложнениям теории действия электрических сил. Чтобы учесть специфические эффекты, возникающие при наличии движущихся зарядов, вводится дополнительная характеристика, которую мы и назвали индукцией магнитного поля. Введение этой характеристики позволяет существенно упростить всю теорию электрических явлений и не задумываться о том, что электрическое воздействие распространяется в пространстве с конечной скоростью. Так как приходится пользоваться двумя понятиями: напряженностью электрического поля и индукцией магнитного поля, - то явления, которые мы будем в дальнейшем изучать, получили общее название электромагнитные явления. Таким образом, известные еще из школьного курса магнитные силы представляют не что иное, как проявление электрических действий, вызванных движущимися зарядами. В природе не существует никаких особых магнитных зарядов, а есть только электрические заряды двух типов, условно называемые положительными и отрицательными. В заключение заметим, что в выражении для силы Лоренца не случайно стоит коэффициент с. Его значение соответствует скорости света в вакууме, а это как раз та самая максимальная скорость, с которой может распространяться электрическое поле заряда, возникшего в данной точке пространства.»
Основы физики. Л.А.Грибов, Н.И.Прокофьев. 1995. С.250. (§7.1)
 
Т.е. в выражении для силы Лоренца (система СГС) коэффициент с - это скорость распространения изменений (смещений) электрического поля, которые в виде токов смещения сопровождают движение зарядов. Из выражения видно, что если бы изменения поля распространялись мгновенно, то никакой силы Лоренца (релятивистского эффекта) не возникало бы.
 
«... возникновение магнитного поля является чисто релятивистским эффектом, следствием наличия в природе предельной скорости с, равной скорости света в вакууме. Если бы эта скорость была бесконечной (соответственно и скорость распространения взаимодействий), никакого магнетизма вообще не существовало бы.»
Электромагнетизм. И.Е.Иродов. 2000. С.225.
 
Магнитное поле можно рассматривать как релятивистский эффект (эффект движения), связанный с запаздыванием распространения электрического смещения поля, т.е. магнитные поля представляют распространяющиеся электрические смещения поля. Согласно формуле преобразования полей B = m₀[vD], магнитные поля - это движущиеся электрические потоки. Таким образом, магнитную энергию можно трактовать как кинетическую энергию движущихся электрических потоков W_м = M_эv² sin²a, где M_э - масса электрического потока, v - скорость движения, a - угол между направлением движения и вектором D.
 
« B = -[vE]/c² »
Электромагнетизм. И.Е.Иродов. 2000. С.227.
«Магнитное поле как релятивистский эффект. До сих пор мы рассматривали магнитное поле как реальность, пользуясь для его обнаружения магнитной стрелкой. В §7.1 говорилось, что движущиеся заряды взаимодействуют между собой не так, как неподвижные: сказывается запаздывание передачи воздействия одного из них на другой через посредство электрических полей. Однако подробно этот вопрос не рассматривался. Постоянные магнитные поля создаются постоянными токами. Картина получается стационарной, и, казалось бы, никакого запаздывания учитывать не надо.»
Основы физики. Л.А.Грибов, Н.И.Прокофьев. 1995. С.298.
«Всякое возмущение в пространстве распространяется со скоростью не выше скорости света. В частности, электрическое поле при смещении точечного заряда не просто переместится вместе с зарядом, как в случае бесконечно большой скорости распространения поля, а меняется более сложным образом. Возникают эффекты, связанные с запаздыванием появления поля на больших расстояниях от заряда, которые могут быть описаны введением индукции магнитного поля.»
Основы физики. Л.А.Грибов, Н.И.Прокофьев. 1995. С.300.
 
При движении заряда возникают эффекты, связанные с запаздыванием распространения электрического смещения поля, т.е. в пространстве возникают распространяющиеся со скоростью света смещения поля.
 
Сегодня уже не вызывает сомнения тот факт, что магнитных зарядов не существует, а магнитное поле возникает как чисто релятивистский эффект, но еще недостаточно рассмотрен сам механизм его возникновения. Постараюсь наглядно, насколько это возможно, описать электродинамические процессы, протекающие при движении электрических зарядов.
 
Возмущения поля не распространяются мгновенно, для возникновения возмущения требуется определенное время. При движении заряда возмущение поля (электрическое смещение), возникая в том месте, куда переместился заряд, и одновременно исчезая в том месте, откуда он переместился, образует в пространстве объемные токи электрического смещения, которые имеют обратное направление. Примеры расчетов обратных токов смещения приведены в учебниках.
 
«Пример. Точечный заряд q движется равномерно и прямолинейно с нерелятивистской скоростью v. Найти вектор плотности тока смещения в точке P, находящейся на расстоянии r от заряда на прямой, перпендикулярной его траектории и проходящей через заряд. Решение. j_см = -qv/4pr³.»
Электромагнетизм. И.Е.Иродов. 2000. С.302.
 
Например, за пределами радиуса r от движущегося точечного заряда течет обратный ток смещения:

Т.е., если заряд в 1 Кл движется со скоростью 2 м/с, то за пределами радиуса в 1 м течет обратный ток смещения силой в 1 А, плотность же обратного тока смещения на расстоянии 1 м равна 0.16 А/м². Знак минус в формуле означает, что ток смещения течет в обратном направлении. Впереди же и позади движущегося заряда текут прямые токи смещения, их плотность: j_см = qv/2pr³. Полный ток равен сумме тока проводимости и тока смещения. При этом ток смещения возникает независимо от того, движется ли заряд самостоятельно или, например, по проводнику, где ток смещения распространяется в пространстве за пределами проводника и, если рядом находится другой проводник, то в нем обратный ток смещения будет переходить в ток проводимости - это явление называется электромагнитной индукцией. Т.е. ток смещения просто замыкается через проводник.
 
«Для магнитного поля, так же как для электрического, справедлив принцип суперпозиции; ...»
Справочник по физике. Б.М.Яворский, А.А.Детлаф. 1996. С.236.
«... ток смещения по своей сути - это изменяющееся со временем электрическое поле.»
Курс физики. Т.И.Трофимова. 1998. С.250.
 
Ток электрического смещения поля - это распространяющийся со скоростью света электрический поток (изменяющееся электрическое поле). Поэтому для тока смещения, как и для поля, действует принцип суперпозиции (для любого тока действует принцип суперпозиции), т.е., если движутся несколько зарядов, то их обратные токи смещения складываются в пространстве согласно принципу суперпозиции. Например, электромагнитная волна представляет периодически изменяющееся поле (переменный ток смещения) - сложение волн происходит согласно принципу суперпозиции.
 
При движении заряда в пространстве изменяется электрическое смещение поля, т.е. образуется вихревое электрическое поле - переменный ток смещения. При постоянном направленном движении электрических зарядов происходит суперпозиция токов смещения, которые представляют непрерывно распространяющиеся возмущения поля, и в окружающем пространстве возникает постоянный обратный ток смещения. Например, плотность обратного постоянного тока смещения вокруг тонкого прямого провода бесконечной длины:

где r - расстояние от оси провода, I - постоянный ток в проводе.
 
«... каждый заряд возбуждает поле, совершенно не зависящее от наличия других зарядов.»
Общий курс физики. Электричество. Д.В.Сивухин. 1996. Т.3. Ч.2. С.204.
 
Что отражает принцип суперпозиции полей - полевых потоков. Т.е. независимо от того движется заряд самостоятельно или, например, в проводнике, всегда в окружающем пространстве вместе с ним движется электрический поток (поток электрического смещения), образующий обратный ток электрического смещения.
 
«Ток смещения входит в Максвелла уравнения на равных правах с током, обусловленным движением зарядов.»
Физический энциклопедический словарь. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК.
«Ток смещения, в отличие от тока проводимости, не сопровождается выделением теплоты.»
Справочник по физике. Б.М.Яворский, А.А.Детлаф. 1996. С.290.
 
Т.е. электрический ток смещения течет без сопротивления, так как вакуум представляет идеальный диэлектрик. Электрическая напряженность поля возникает только при изменении тока смещения как вихревое электрическое поле.
 
Иногда ошибочно считается, что ток смещения всегда связан с вихревым электрическим полем, но это неверно, так как, если ток смещения постоянный, вихревое электрическое поле отсутствует. Вихревое электрическое поле - это вихревой поток электрического смещения поля, т.е. переменный ток смещения. Рассмотрим такой пример: если между обкладками конденсатора поместить рамку, а в конденсаторе на какой-то период времени стабилизировать ток, сделав его постоянным, то кругового тока в рамке при любом ее положении не будет, несмотря на то, что между обкладками конденсатора будет течь постоянный ток смещения (будет постоянное магнитное поле). Таким образом, вихревое электрическое поле возникает при изменении плотности тока смещения, например, когда ток смещения между обкладками конденсатора возрастает или уменьшается, т.е. отсутствие вихревого электрического поля не говорит о том, что ток смещения отсутствует. С другой стороны, возникновение вихревого электрического поля всегда указывает на то, что в пространстве изменяется плотность тока смещения. Например, возникновение вихревого электрического поля при включении и выключении электромагнита говорит о том, что ток смещения при включении возрастает, а при выключении уменьшается. В период, когда магнитное поле не изменяется, плотность тока смещения также не изменяется и, соответственно, нет вихревого электрического поля, поэтому постоянное магнитное поле не действует на покоящиеся электрические заряды.
 
Введение Максвеллом тока смещения не только позволило предсказать существование электромагнитных волн, но и дало возможность понять физическую сущность электромагнитных явлений, т.е. наглядно представить электродинамику процессов, протекающих в полевой материи, так как любые изменения поля всегда связаны с токами смещения. Таким образом, линиями электрического тока смещения можно достаточно наглядно представить электродинамику полевых процессов. В книгах по электродинамике хотя и говорится, что при движении зарядов в окружающем пространстве текут токи смещения, но, к сожалению, ни одного рисунка, наглядно изображающего этот процесс, так и не удалось найти.
 
Рассмотрим токи смещения, возникающие при движении электрических зарядов.

	<-- Обратный ток электрического смещения
	Движущийся положительный заряд ---->
	<-- Обратный ток электрического смещения

На рисунке знаком (+) обозначена область, куда переместился положительный заряд и где возникает возмущение (электрическое смещение поля), т.е. распространяется положительное электрическое возмущение поля. Знаком (-) обозначена область, где раньше был заряд и где исчезает возмущение, т.е. распространяется отрицательное возмущение. Обратные токи смещения, образованные распространением двух разноименных областей возмущения, возникающих при движении заряда, изображены линиями токов смещения, стрелки - направление токов как векторная сумма распространяющихся возмущений от двух разноименных областей. Надо заметить, что ток смещения "стекает" в (-)-область, хотя возмущение распространяется из (-)-области (аналогия с током проводимости, где отрицательно заряженные электроны движутся в одну сторону, но принято считать, что ток течет в обратном направлении). Распространение возмущения из (+)-области совпадает с направлением тока смещения. Токи смещения, порожденные движущимися зарядами, как и возмущения поля, распространяются в пространстве независимо от источников с одной и той же скоростью, равной скорости света, поэтому для них действует принцип суперпозиции, т.е. надо отдельно рассматривать каждый движущийся заряд, а потом суммировать все токи смещения, которые их сопровождают, на основе принципа суперпозиции. При движении цепочки зарядов поперечные токи смещения, имеющие встречное направление, взаимонейтрализуются, образуя постоянный обратный ток смещения, при этом также взаимонейтрализуется электрическая напряженность поля, связанная с токами смещения.

	<-- Обратные токи смещения
	Движущиеся заряды --->
	<-- Обратные токи смещения
	<-- Обратный  ток смещения
	Ток  проводимости --->
	<-- Обратный  ток смещения

Ток проводимости представляет собой движение зарядов, поэтому в окружающем пространстве, согласно принципу суперпозиции, возникает обратный ток смещения, создаваемый движущимися зарядами. Когда ток течет по витку, то в окружающем пространстве возникает круговой ток смещения, имеющий обратное направление. При изменении тока смещения образуется вихревое электрическое поле. Если рядом с витком тока расположить, например, сверхпроводящий контур, то в нем за счет обратного объемного тока электрического смещения синхронно, но в обратном направлении возникает индукционный ток.
 
«... вихревое поле без каких бы то ни было добавочных сил может вызвать непрерывное течение электричества по замкнутым проводам. Это течение и наблюдается в виде индукционных токов.»
Общий курс физики. Электричество. Д.В.Сивухин. 1996. Т.3. Ч.1. С.252.
 
Также самоиндукция связана с обратными токами смещения, с запаздыванием распространения возмущений. При остановке зарядов обратные токи смещения, еще некоторое время продолжая течь (как возмущения поля), воздействуют на заряды.
 
Чтобы не задумываться о том, что электрическое воздействие (возмущение) распространяется в пространстве с конечной скоростью, вводятся линии магнитной индукции и рассматривается взаимодействие с ними электрических токов. Линии магнитной индукции не являются силовыми линиями (линиями действия силы), например, направление вектора магнитной силы, возникающей между параллельными проводниками с постоянным током, не совпадает с направлением линий магнитной индукции. Также в данном примере видно, что магнитное поле не является вихревым, так как у вихревых полей работа сил при движении по замкнутой линии может быть отлична от нуля, что является признаком вихревого поля. Вихревые поля могут возбуждать вихревые электрические токи. Таким образом, постоянное магнитное поле является соленоидальным, но не вихревым.
 
«Прямая, вдоль которой направлена сила, называется линией действия силы.»
Физическая энциклопедия. СИЛА.
«Работа сил вихревого электрического поля при движении электрического заряда по замкнутой линии может быть отлична от нуля.»
Физика. О.Ф.Кабардин. 1991. С.189.
 
Работа сил вихревого электрического поля или вихревого магнитного поля при движении электрического заряда или магнита по замкнутой линии может быть отлична от нуля. Например, в электромагнитных волнах электрические и магнитные потоки являются вихревыми.
 
«... магнитное же поле - соленоидальное.»
Электромагнетизм. И.Е.Иродов. 2000. С.170.
«... ускоритель, использующий вихревое магнитное поле.»
Физическая энциклопедия. БЕТАТРОН.
 
Магнитное поле, хотя соленоидально, но не всегда является вихревым. Надо заметить, что некоторые авторы книг по электродинамике путают соленоидальные поля с вихревыми, индукционные линии с силовыми. У электрического поля, действительно, индукционные линии совпадают с силовыми, но это никак не относится к магнитному полю, где индукционные линии не всегда совпадают с силовыми линиями действия поля.
 
Также по линиям магнитной индукции, например, невозможно определить направление силы, действующей на покоящийся электрический заряд в момент включения электромагнита в случае, когда магнит и заряд находятся в покое, т.е. по линиям магнитной индукции невозможно определить направление силы, действующей на покоящийся заряд в переменном магнитном поле. Представляя магнитное поле линиями токов смещения, таких проблем не возникает. По силе, действующей на покоящийся электрический заряд в момент включения электромагнита, можно определить направление тока смещения в конкретной точке магнитного поля. Изменение любого электрического тока всегда связано с электрической напряженностью.
 
«Магнитное поле, непостоянное во времени, оказывает силовое действие на покоящиеся электрические заряды и приводит их в движение; ...»
Физический энциклопедический словарь. МАГНИТНОЕ ПОЛЕ.
 
Данное правило по сути является неверным, так как не учитываются токи смещения (магнитное поле вообще не действует на покоящиеся заряды). Правильной же является такая формулировка: переменное магнитное поле представляет переменный ток электрического смещения, который проявляется как вихревое электрическое поле и оказывает силовое действие на покоящиеся электрические заряды. Например, если покоящийся заряд находится в центре соленоида, то при включении или выключении тока в соленоиде на заряд не действует сила, несмотря на то, что изменяется поток магнитной индукции, так как в центре соленоида ток смещения отсутствует и, соответственно, отсутствует вихревое электрическое поле. Достаточно взглянуть на примеры в учебниках, из которых видно, что ток смещения в центре соленоида отсутствует.
 
«Пример. Найти плотность тока смещения как функцию расстояния r от оси соленоида.»
Электромагнетизм. И.Е.Иродов. 2000. С.303.
 
Таким образом, в центре соленоида переменное магнитное поле не оказывает силового действия на покоящиеся электрические заряды и не приводит их в движение. Ось соленоида - это "мертвая" линия магнитного поля, вокруг которой текут электрические токи смещения. Такая "мертвая" линия имеется у любого магнита.
 
Для примера рассмотрим также другой эксперимент, где электромагнитная индукция возникает "без магнитного поля".
 
В центральной точке между двумя электромагнитами, где магнитное поле, согласно принципу суперпозиции полей, равно нулю, установлен пробный электрический заряд.

[N] (+) [S]
 

[N] и [S] - полюса двух электромагнитов, (+) - пробный положительный электрический заряд.
 
Если электромагниты выключать по отдельности, то на заряд будет действовать сила, направленная вверх.
 
«Электромагнитная индукция - возникновение электрического поля, электрического тока или электрической поляризации при изменении во времени магнитного поля или при движении материальных сред в магнитном поле.»
Физическая энциклопедия. ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ИНДУКЦИЯ.
«... изменяющееся во времени магнитное поле порождает электрическое поле ...»
Курс физики. Т.И.Трофимова. 1998. С.248.
 
При одновременном выключении электромагнитов на заряд также будет действовать сила, направленная вверх, хотя магнитное поле в точке, где находится заряд, всегда будет оставаться равным нулю. Т.е. в точке, где находится заряд, магнитное поле не изменяется и всегда равно нулю, но тогда почему на заряд действует сила? Парадокс с электромагнитной индукцией можно объяснить присутствием токов смещения, которые текут в одном направлении и складываются согласно принципу суперпозиции. Обнаружить токи смещения можно по силе действующей на заряд в момент включения или выключения электромагнита. Данный пример показывает, что переменный ток смещения, действует на покоящийся электрический заряд даже в тех точках поля, где нет магнитной индукции. В приведенном примере электромагниты можно заменить на постоянные магниты, которые раздвигаются симметрично относительно покоящегося заряда. Также можно привести и другие примеры, например, возникновение индукционного тока внутри трубки, по которой течет переменный ток, хотя магнитная индукция внутри трубки отсутствует. Т.е., рассматривая переменные магнитные поля, необходимо учитывать не только магнитную индукцию, но и токи смещения.
 
«Если провод имеет вид трубки, то снаружи индукция B определяется формулой (6.18), а внутри - магнитное поле отсутствует.»
Электромагнетизм. И.Е.Иродов. 2000. С.165.
 
Магнитное поле внутри провода, имеющего вид трубки, отсутствует, но индукционный ток возникает, т.е. изменяющийся ток смещения проявляется как вихревое электрическое поле. Плотность обратного постоянного тока смещения в центре прямого провода бесконечной длины, имеющего вид трубки:

где r - радиус провода, I - постоянный ток в проводе.
 
В пространстве вокруг магнита (в магнитном поле) непрерывно текут токи электрического смещения, которые можно обнаружить, например, как вихревые электрические поля при включении и выключении электромагнита, так как вихревые электрические поля представляют переменные (вихревые) потоки электрического смещения, а это есть переменные токи электрического смещения.
 
У магнитного поля между обкладками конденсатора линии магнитной индукции имеют противоположное направление. Например, сверхпроводящий контур между обкладками конденсатора имеет противоположное направление тока, так как токи смещения между обкладками конденсатора "прямые", а не "обратные".

   .-->--.   .--<--.   .-->--.
   |     | | |     | | |     |
   |     | | |     | | |     |
   `--<--' | `-->--' | `--<--'
------>----|         |---->------
   .--<--. | .-->--. | .--<--.
   |     | | |     | | |     |
   |     | | |     | | |     |
   `-->--'   `--<--'   `-->--'

Надо заметить, что вихревое электрическое поле между обкладками конденсатора возникает только в момент изменения тока, а в тот период времени, когда ток смещения постоянный, вихревое электрическое поле отсутствует и в контуре круговой ток не возникает, поэтому между током смещения и круговым током в контуре имеется сдвиг фаз, если контур не сверхпроводящий.
 
Также направление линий магнитной индукции между обкладками конденсатора можно определить по повороту рамки (контура с током), если синхронно подать переменный ток на конденсатор и рамку. При одновременном изменении тока момент силы в рамке сохраняет свое направление. В процессе заряда и разряда конденсатора по его обкладкам течет электрический ток; зная, что проводники притягиваются, когда направление тока совпадает, можно представить, как развернутся рамки с током между обкладками конденсатора - ориентация рамок указывает направление линий магнитной индукции. На рисунке показано, как развернутся рамки с током, стрелки - направление токов.

   .--<--.  |  .-->--.  |  .--<--.
   |     |  |  |     |  |  |     |
   |     | /\  |     |  \/ |     |
   `-->--'  |  `--<--'  |  `-->--'
------>-----|           |----->------
   .-->--.  |  .--<--.  |  .-->--.
   |     | \/  |     |  /\ |     |
   |     |  |  |     |  |  |     |
   `--<--'  |  `-->--'  |  `--<--'

Во многих случаях магнитное поле удобнее представлять линиями электрического тока смещения или как движущиеся электрические потоки, тем самым из-за наглядности уменьшается вероятность технических ошибок. Например, в учебной литературе направление линий магнитной индукции между обкладками конденсатора изображено неправильно - в обратную сторону. Видимо, за всю историю магнетизма на самом деле никто экспериментально не проверил направление линий магнитной индукции между обкладками конденсатора (не было практической необходимости, хотя проверить не сложно). Надо заметить, что направление магнитной индукции между обкладками конденсатора можно просто определить по правилу возникновения магнитной индукции: если ладонь левой руки расположить так, чтобы четыре пальца указывали направление движения электрического потока, а вектор D входил в ладонь, тогда отставленный большой палец укажет направление вектора B (B = m₀[vD]). Т.е., чтобы определить направление линий магнитной индукции, достаточно рассмотреть движение электрических потоков, связанных с зарядами, которые движутся в обкладках конденсатора. Остается надеяться, что авторы книг по электродинамике учтут замечания и исправят обнаруженные ошибки.
 
Рассмотрим еще один пример. Возьмем два цилиндра, один из которых имеет электрический заряд, а другой представляет собой постоянный магнит. Если закрепить их на одной оси, проходящей через центр цилиндров, как изображено на рисунке, и начать вращать (синхронно и в одном направлении), то в зависимости от направления вращения цилиндры будут либо притягиваться, либо отталкиваться, так как заряженный цилиндр будет своим вращением создавать круговой электрический ток и, соответственно, магнитное поле. Нарушение симметрии между правым и левым вращением относительно полевого пространства позволяет построить электромагнитный датчик, измеряющий направление и скорость вращения.

   .-------.   .-------.
   | + + + |   |       |
===| + + + |===| S   N |===
   | + + + |   |       |
   `-------'   `-------'

Надо заметить, что для уравновешивания электрического притяжения магнит можно поместить симметрично между двумя разноименно заряженными цилиндрами.

   .-------.   .-------.   .-------.  
   | + + + |   |       |   | - - - |
===| + + + |===| S   N |===| - - - |===
   | + + + |   |       |   | - - - |
   `-------'   `-------'   `-------'

Или, наоборот, заряженный цилиндр можно поместить симметрично между двумя магнитами.

   .-------.   .-------.   .-------.
   |       |   | + + + |   |       |
===| N   S |===| + + + |===| S   N |===
   |       |   | + + + |   |       |
   `-------'   `-------'   `-------'

Вращательное движение магнита, в отличие от прямолинейного движения, не создает вихревого электрического поля, т.е. между вращающимися цилиндрами возникает только сила Лоренца, по которой можно определить направление и скорость вращения. При одновременном прямолинейном движении возникающая сила Лоренца между магнитом и зарядом уравновешивается вихревым электрическим полем, которое создает движущийся магнит, образуя в пространстве изменяющееся магнитное поле (изменяющийся магнитный поток). При вращательном же движении цилиндрического магнита с осью вращения, проходящей через полюса, вихревое электрическое поле не возникает, так как магнитное поле в пространстве не изменяется. На этом принципе могут действовать различные конструкции автономных электромагнитных датчиков вращения относительно полевого пространства, для которых не нужны внешние ориентиры, например, такие датчики могут быть использованы в космосе.
 
Переменное магнитное поле всегда связано с переменным током смещения, который проявляется в виде вихревого электрического поля, поэтому:
 
«... переменные электрические и магнитные поля не могут существовать друг без друга ...»
Энциклопедия элементарной физики. ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ПОЛЕ.
«Вихревая составляющая электрического поля возникает при изменении во времени магнитного поля: ...»
Физическая энциклопедия. ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ.
 
Изменение плотности тока электрического смещения проявляется как вихревое электрическое смещение (электрическая напряженность).
 
«В частности, электрическое поле, создаваемое системой неподвижных зарядов, является чисто потенциальным. Электрическое поле излучения, в том числе поле в поперечных электромагнитных волнах, является чисто вихревым.»
Физическая энциклопедия. НАПРЯЖЕННОСТЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ.
 
Потоки электрического смещения поля измеряются в кулонах, поэтому распространяющиеся изменения поля (движущиеся потоки) представляют собой ток смещения. Потоки бывают постоянные (электростатические поля), переменные и вихревые. Вихревое электрическое поле - это вихревой поток электрического смещения поля, что представляет переменный ток смещения. Постоянное магнитное поле - это постоянный ток смещения, не представляющий вихревое электрическое поле, поэтому оно не действует на покоящиеся электрические заряды; распространяющиеся изменения электрического поля (движущиеся потоки) являются постоянными - ток смещения постоянный. Замкнутый постоянный ток смещения, так же как и ток в сверхпроводящем кольце, не создает электрической напряженности поля.
 
Хотя приведенное описание процессов не является достаточно полным и безупречным, оно дает представление о механизме электромагнитной индукции. С другой стороны, более привычно представлять электродинамические взаимодействия через дополнительную характеристику - индукцию магнитного поля, отсюда название - электромагнитные взаимодействия, хотя реально в природе существует только электрическое поле, а магнитное поле образовано движущимися электрическими потоками B = m₀[vD] и связанными с ними токами смещения.
 
«В результате магнитное поле можно рассматривать как неизбежный релятивистский результат движения электрических зарядов (тока) и нестационарности создаваемого ими электрического поля (тока смещения).»
«Поле, порожденное движущимися зарядами, распространяется в свободное от них пространство независимо от источников с одной и той же скоростью с (рис.1, изображено запаздывание распространения смещения электрического поля при перемещении заряда).»
Физическая энциклопедия. ЭЛЕКТРОДИНАМИКА.
«Таким образом, появление магнитного поля токов есть чисто релятивистский эффект и никакой новой физической субстанции (например, в виде магнитных зарядов) появляться не должно, что и подтверждается экспериментально.»
Основы физики. Л.А.Грибов, Н.И.Прокофьев. 1995. С.299.
 
Так как магнитное взаимодействие представляет электродинамический процесс, для магнитного поля больше подходит термин "электродинамический эффект". Но несмотря на это, чтобы не возникала путаница, в тексте сохранена привычная терминология, т.е. используется термин "релятивистский" эффект, а не "электродинамический".
 
Надо заметить, иногда возникновение магнитного поля пытаются объяснить тем, что при движении зарядов напряженность электрического поля в направлении, перпендикулярном движению, возрастает по отношению к покоящимся зарядам.
 
«... при движении плоскости создаваемое ею электрическое поле в направлении, перпендикулярном движению, должно возрасти.»
Основы физики. Л.А.Грибов, Н.И.Прокофьев. 1995. С.301.
 
Приводя идеалистические интерпретации, всегда как бы забывают рассмотреть симметричное движение разноименных зарядов. Например, две разноименно заряженные плоскости одновременно движутся в противоположных направлениях, при этом все равно возникает магнитное поле, т.е., если перпендикулярно плоскостям движется заряд, то на него будет действовать сила Лоренца. Таким образом, нельзя объяснить возникновение магнитного поля как возрастание электрической напряженности поля движущихся зарядов. Поэтому для магнитного поля правильнее вернуться к старой терминологии - "электродинамическое взаимодействие" или "электродинамический эффект".
 
«Явление взаимодействия электрических токов Ампер называл электродинамическим взаимодействием.»
Физика. О.Ф.Кабардин. 1991. С.177.

Кварковые модели и экспериментальные факты

«Законченная теория адронов и сильного взаимодействия между ними пока отсутствует, однако имеется теория, которая, не являясь ни законченной, ни общепризнанной, позволяет объяснить основные свойства адронов. Эта теория - квантовая хромодинамика, ... Возможно, что адроны являются как бы пузырьками кваркового газа в плотном вакууме, создаваемом флуктуациями глюонного поля.»
Физический энциклопедический словарь. СИЛЬНОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ.
«... предполагается существование отрицательной плотности энергии вакуума внутри мешка, ...»
Математическая физика. Энциклопедия. КВАРКОВЫЙ МЕШОК.
«Адрон представляется как пузырь, удерживаемый внутренним движением почти свободных кварков и глюонов от схлопывания из-за внешнего давления вакуума. ... Модель мешков не является внутренне согласованной: из-за жесткой формы мешка в ней не соблюдается принцип причинности, ...»
Физическая энциклопедия. КВАРКОВЫЕ МОДЕЛИ.
 
Теория, в которой не соблюдается принцип причинности, является метафизической теорией.
 
«... кварки d, s, b с электрическим зарядом -1/3 ... Протон состоит из двух n-кварков и одного d-кварка ...»
Общий курс физики. Ядерная физика. Д.В.Сивухин. 1996. Ч.2. С.399.
 
Исследования по распределению электрических зарядов в нуклонах показали, что внутри протона нет объектов с отрицательными зарядами (d-кварков), т.е. нет распределения положительных и отрицательных зарядов, как в нейтроне; это является доказательством несостоятельности некоторых воображаемых теорий, несмотря на "жесткую форму мешка с цветными кварками и давление плотного вакуума на пузырь".
 
«Физики стоят на прочном фундаменте фактов, а не на сыпучем песке воображаемых гипотез.»
Э.Резерфорд.
«Исследования рассеяния электронов и гамма-квантов на протоне позволили найти пространственное распределение электрического заряда и магнитного момента протона ...»
Физическая энциклопедия. ПРОТОН.
«Электромагнитные свойства нейтрона определяются наличием у него магнитного момента, а также существующим внутри нейтрона распределением положительных и отрицательных зарядов и токов.»
Физический энциклопедический словарь. НЕЙТРОН.
«Согласно эксперименту, распределение плотности магнитного момента нейтрона с точностью порядка нескольких процентов совпадает с распределением плотности электрического заряда протона ...»
Физическая энциклопедия. НЕЙТРОН.
 
Внутри нуклонов экспериментально обнаружено только распределение полей и токов, т.е. они имеют прозрачную полевую структуру, что является прямым доказательством полевой природы элементарных частиц.
 
«... нуклоны обладают сложной внутренней структурой, т.е. внутри них существуют электрические токи, ... Внутренняя электромагнитная структура нейтрона проявляется при рассеянии электронов высокой энергии на нейтроне ...»
Физический энциклопедический словарь. НЕЙТРОН.
 
Т.е. экспериментально обнаружена внутренняя электромагнитная структура нейтрона.
 
Большие группы резонансных частиц с разными свойствами состоят из одной комбинации кварков и, с точки зрения КХД, совершенно одинаковы.
 
Нет однозначности с кварковым составом, непонятно, как его вычислять по "умным" формулам; например, у h⁰-мезона шесть кварков в формулах, мало того, - три формулы кваркового состава:

(uu + dd - 2ss)/6^1/2
Физическая энциклопедия. ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ ЧАСТИЦЫ.
uu, dd, ss
Физические величины (справочник). 1991. С.972.
с₁(uu + dd) + с₂(ss)
Субатомная физика. Б.С.Ишханов. 1994. С.206.

То ли вычитать и делить, то ли складывать и умножать? Также присутствие ss - скрытой странности противоречит экспериментальным фактам, т.е. формулы взяты "с потолка" ради "красоты" теории.
 
«Квантовые числа элементарных частиц разделяются на точные, т.е. сохраняющиеся во всех процессах, и неточные, которые в ряде процессов не сохраняются. Спин J - точное квантовое число.»
Физический энциклопедический словарь. ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ ЧАСТИЦЫ.
«Между тем имеются барионы, составленные из трех одинаковых кварков с одинаковой ориентацией спина ...»
Физическая энциклопедия. ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ ЧАСТИЦЫ.
 
Открытие W^--гиперона показало, что "предсказания" КХД не совпадают с экспериментальными фактами. Тип с кварковым составом sss и одинаковой ориентацией спина, согласно КХД, должен иметь спин 3/2, а из всех реакций рождения и распада с участием W^--гиперона видно, что его спин всегда равен 1/2.

W_c⁰-гиперон, имеет спин 1/2, распадается:
S⁺ + К^- + К^- + p⁺
X^- + К^- + p⁺ + p⁺
W^- + p⁺
W^- + p^- + p⁺ + p⁺

X_c⁰-гиперон, имеет спин 1/2, распадается:
L⁰ + К⁰
X^- + p⁺
X^- + p⁺ + p⁺ + p^-
W^- + К⁺

W^--гиперон распадается:
L⁰ + К^-
X⁰ + p^-
X^- + p⁰
X^- + p⁺ + p^-

К^- + протон --->    W^- + К⁺ + К⁰

Реакции взяты из "Review of Particle Physics" (1996)
 
Т.е. при рассмотрении реакций с участием W^--гиперона только в случае, если спин 1/2, проблем с сохранением спина ни в одной из реакций не возникает, поэтому экспериментально установлено, что при расчете реакций спин W^--гиперона берется равным 1/2. В реакциях не наблюдается образование мезоатомов, т.е. дополнительные орбитальные моменты отсутствуют.
 
Данный пример показывает, что ради умозрительных представлений подменяются экспериментальные факты, т.е. имеет место подгонка фактов под КХД - идеализация теории. Например, в учебной литературе в большинстве случаев указано не экспериментально установленное значение спина W^--гиперона 1/2, а то, которое необходимо для "красоты" КХД.
 
«... барионы состоят из трех кварков, мезоны - из кварка и антикварка.»
Физический энциклопедический словарь. КВАРКИ.
 
Согласно КХД, спины кварков в мезонах ориентированы антипараллельно, но так как кварки имеют электрические заряды, получается, суммарный спиновый магнитный момент двух кварков, например, для нейтральных мезонов не равен нулю, т.е., согласно КХД, они должны иметь магнитные моменты, что не соответствует эксперименту. Таким образом, мезоны не могут состоять из кварка и антикварка, так как в этом случае возникает противоречие с экспериментальными фактами.
 
«В кварковой модели спиновые магнитные моменты кварков пропорциональны их зарядам, ...»
Физическая энциклопедия. МАГНЕТИЗМ МИКРОЧАСТИЦ.
«... магнитный момент адронов определяется магнитными моментами составляющих его кварков.»
Сборник задач по физике элементарных частиц. Ю.П.Никитин. 1992. С.142.
 
Согласно КХД, частица глюон, переносящая цветовой заряд и, соответственно, обладающая энергией цветового поля, не имеет массы покоя. Противоречие: заряженная частица не может двигаться со скоростью света, так как она обладает потенциальной энергией поля и, соответственно, имеет массу (энергию) покоя.
 
«... эти поля, являясь "цветными", обладают "цветовым зарядом" ...»
Физический энциклопедический словарь. КВАНТОВАЯ ХРОМОДИНАМИКА.
 
Доводы в КХД и правдоподобность:
 
«Приводились доводы экспериментального и теоретического характера, согласно которым силы взаимодействия между кварками не ослабевают с расстоянием. Если это так, то для отделения их друг от друга требуются бесконечно большие энергии, при которых такое отделение делается невозможным. Все это - только предположения, ни в какой степени не претендующие на достоверность и даже правдоподобность.»
Общий курс физики. Ядерная физика. Д.В.Сивухин. 1996. Ч.2. С.404.
 
Т.е. все это - только вымысел, не претендующий на достоверность, - метафизика.
 
«Появился класс частиц (кварки, глюоны), которые принципиально не могут находиться в реальных состояниях ...»
Физическая энциклопедия. ВИРТУАЛЬНЫЕ ЧАСТИЦЫ.
 
Так как КХД на каждом шагу противоречит экспериментальным фактам, к "виртуальным кваркам" и "цветовым зарядам", видимо, надо относиться, так же как к гипотетическим "магнитным зарядам", существующим только в виде умозрительных представлений, но не носящим фундаментального характера.
 
«Магнитный заряд, вспомогательное понятие, вводимое при расчетах статических магнитных полей. Магнитный заряд, в отличие от электрических зарядов, реально не существует, ... но попытки обнаружить магнитные заряды продолжаются.»
Физический энциклопедический словарь. МАГНИТНЫЙ ЗАРЯД.
«Вместе с тем это еще не доказывает, что кварки существуют. Например, магнитная стрелка ведет себя так, как если бы на ее концах находились магнитные полюса. Фактически же никаких магнитных полюсов не существует и все сводится к токам ...»
«... кварки являются лишь вспомогательными образами (типа магнитных полюсов в электродинамике), пусть и удобными для описания различных явлений и свойств адронов, но не носящими фундаментального характера.»
«Осторожность в вопросе о существовании кварков и фундаментальности кварковой картины проявляют и физики, активно занимающиеся этой проблемой.»
«Не является ли более привлекательной картина, в которой адроны представляют собой сложные динамические системы, имеющие общие черты с атомами ...»
О физике и астрофизике. В.Л.Гинзбург. 1995. С.61.
 
Т.е. элементарные частицы - это сложные динамические системы, имеющие общие черты с атомами, где строение определяется боровскими орбитами.
 
Согласно волновой теории, элементарные частицы представляют собой орбитально-волновые системы, где на орбитах укладываются целые длины волн - боровские орбиты, как в атомах. Все силы взаимодействия в природе имеют полевое происхождение, а под действием полевых сил только орбитальное строение является устойчивым. Т.е. для устойчивости системы необходимо противодействие двух сил - полевой и центробежной. Таким образом, так же как не может быть материи без движения, - не существует устойчивых материальных образований без орбитального движения.
 
«... совокупность неподвижных частиц, взаимодействующих между собой с силой, обратно пропорциональной квадрату расстояния (притягивающихся или отталкивающихся), не может образовывать устойчивой равновесной системы.»
Физическая энциклопедия. ИРНШОУ ТЕОРЕМА.
 
Т.е., согласно теоремы Ирншоу, без центробежных сил, только за счет полевых сил, ни одна система не может быть устойчивой, поэтому материя на всех уровнях имеет орбитальное строение. Но в микромире при рассмотрении орбитальных систем необходимо учитывать проявление волновых свойств, например, синфазное движение волн на орбитах, их интерференцию и пр. Хотя орбитальное строение является естественным для материи, оно, не совпадая со сложившимися идеалистическими представлениями, во все времена воспринималось с трудом.
 
«... стационарными являются лишь те орбиты, на которых укладывается целое число волн ...»
Физика. В.Ф.Дмитриева. 2001. С.357.
«... полное теоретическое понимание механизма образования адронов из кварков в настоящее время отсутствует.»
Математическая физика. Энциклопедия. КВАРКОВАЯ МОДЕЛЬ.
«В целом проблема построения последовательной кварковой модели не решена.»
Физическая энциклопедия. КВАРКОВЫЕ МОДЕЛИ.
 
Т.е. теорию нельзя считать последовательной и законченной, если не учитываются многочисленные факты, которым она противоречит.
 
«Накоплен огромный экспериментальный материал по взаимодействиям и превращениям элементарных частиц. Произвести же теоретическое обобщение всего этого материала с единой точки зрения пока не удается. Остается нерешенной проблема определения спектра масс элементарных частиц.»
Физическая энциклопедия. ФИЗИКА.
«Принято считать, что масса элементарной частицы определяется полями, которые с ней связаны. Однако количественная теория массы еще не создана. Не существует также теории, объясняющей, почему массы элементарных частиц образуют дискретный спектр значений, и тем более позволяющей определить этот спектр.»
Физический энциклопедический словарь. МАССА.
 
Исходя из квантовых представлений о полевой природе элементарных частиц, обобщив экспериментальные материалы по их взаимопревращениям, в рамках волновой теории удалось последовательно, с единой точки зрения объяснить свойства и решить проблему определения спектра масс элементарных частиц.
 
«Выявление определенной степени единства вещества и поля привело к углублению представлений о структуре материи.»
Физическая энциклопедия. ВЕЩЕСТВО.

Волновые свойства частиц нарушают принцип относительности

«Этот постулат был, по-видимому, впервые высказан А.Пуанкаре в 1895.»
Физическая энциклопедия. ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ ПРИНЦИП.
 
В то время еще не было известно, что все микрообъекты одновременно обладают и корпускулярными и волновыми свойствами.
 
«Однако если на пути летящих в трубе электронов поставить одну или две щели, то после прохождения их через эти щели на светящемся экране наблюдается чередование темных и светлых полос. Получающаяся картина аналогична дифракционной картине, образующейся после прохождения через щели плоской световой волны. Значит, электроны, встречая на своем пути экраны с щелями, способны дифрагировать, т.е. ведут себя подобно волнам.»
Основы физики. Л.А.Грибов, Н.И.Прокофьев. 1995. С.367.
«Явление же дифракции доказывает, что в прохождении каждого электрона участвуют оба отверстия - и первое и второе.»
Курс физики. И.В.Савельев. 1989. Т.3. С.55.
 
Волна одновременно проходит через оба отверстия. Для полевых (волновых) представлений больше подходит термин "элементарные волны", нежели "элементарные частицы". Для примера, волна электрона, движущаяся со скоростью 1 м/с, будет иметь характеристики: длину волны 0.727 мм (l = h/mv), частоту 1374 Гц (f = v/l).
 
«Корпускулярно-волновой дуализм - важнейшее универсальное свойство природы, заключающееся в том, что всем микрообъектам присущи одновременно и корпускулярные и волновые характеристики.»
Физическая энциклопедия. КОРПУСКУЛЯРНО-ВОЛНОВОЙ ДУАЛИЗМ.
 
Корпускулярно-волновой дуализм - это признание экспериментального факта, что корпускулярные и полевые (волновые) представления равноправны: с одной стороны - поле и волны, с другой - частицы. Например, свет - это электромагнитные волны с одной стороны, и частицы - с другой.
 
Полевые (волновые) представления:
 
«Электромагнитными волнами называются возмущения электромагнитного поля, распространяющиеся в пространстве.»
Справочник по физике. Б.М.Яворский, А.А.Детлаф. 1996. С.343.
«Волны, изменения состояния среды (возмущения), распространяющиеся в этой среде ...»
Физический энциклопедический словарь. ВОЛНЫ.
«К волнам можно отнести любые последовательные пространственно-временные изменения поля, ...»
Физическая энциклопедия. ВОЛНЫ.
«Такой вакуум нельзя рассматривать как просто пустое место. Физический вакуум является особым состоянием поля с важными физическими свойствами, которые проявляются в реальных процессах. Например, если полю, находящемуся в вакуумном состоянии, сообщить достаточную энергию, то произойдет его возбуждение - рождение частицы, ...»
Энциклопедия элементарной физики. ВАКУУМ.
«В таком подходе частицы выступают как возбужденные состояния системы (поля).»
Физическая энциклопедия. КОРПУСКУЛЯРНО-ВОЛНОВОЙ ДУАЛИЗМ.
 
При применении принципа относительности к полевым (волновым) представлениям релятивистская теория встречается с трудностями. Т.е. применять принцип относительности позволяют только корпускулярные представления, полевые (волновые) представления приводят к противоречиям, даже когда релятивистские эффекты отсутствуют. Например, элементарные частицы, имеющие массу покоя, с короткой длиной волны проходят через отверстие, а для наблюдателя, почти покоящегося относительно частиц, длина волны становится во много раз больше размеров отверстия, т.е. волна, не может пройти через отверстие и отражается от препятствия. Избежать парадоксальной ситуации можно только в том случае, если длину волны определять не по скорости движения относительно наблюдателя, а по отношению к полевому пространству, т.е. прохождение волн через отверстие не зависит от того, покоится наблюдатель относительно препятствия или волны. Парадоксы с волновыми свойствами частиц возникают при попытке применить принцип относительности к длинам волн (l = h/mv); изменение длины, не совпадая с лоренцевым сокращением, нарушает принцип относительности, т.е. по длине волны можно определить скорость движения частиц относительно полевого пространства v = h/ml (частицы представляют возбужденные состояния поля). Надо заметить, что гипотеза Лоренца о сокращении тел, несмотря на современные технические возможности, не получила ни одного экспериментального подтверждения, изменение же длины волны в зависимости от скорости движения наблюдается экспериментально.
 
«Дифракция волн ... - огибание волной препятствия, ...»
Физический энциклопедический словарь. ДИФРАКЦИЯ ВОЛН.
«... дифракция микрочастиц ничем не отличается от закономерностей дифракции рентгеновских лучей и дифракции волн других диапазонов.»
Физический энциклопедический словарь. ДИФРАКЦИЯ МИКРОЧАСТИЦ.
 
Что экспериментально наблюдается, например, в электронных микроскопах.
 
«Вакуум в квантовой теории - основное состояние квантованных полей, ...»
Физическая энциклопедия. ВАКУУМ.
«... в систематическом изложении КТП можно отправляться и от полевых, и от корпускулярных представлений.»
Физическая энциклопедия. КВАНТОВАЯ ТЕОРИЯ ПОЛЯ.
 
Таким образом, из-за двойственности корпускулярно-волнового дуализма для одних теорий нужны представления о физическом вакууме (полевом пространстве), для других - нет. Например, ОТО, в отличие от СТО, отправляется от полевых представлений, наделяя пространство физическими свойствами, как одну из форм материи, так как "искривление" пустого (нематериального) пространства являлось бы проявлением идеализма.
 
«Свободное от вещества пространство обладает рядом геометрических и физических свойств.»
Основы физики. Б.М.Яворский, А.А.Пинский. 2000. Т.1. С.93.
 
Пространство, обладающее физическими свойствами, является материальным, представляя физический вакуум (все, что обладает физическими свойствами, материально).
 
«Нулевые колебания - флуктуации квантовой системы (обычно квантового поля) в основном (вакуумном) состоянии. ... Это важно при учете гравитации, универсально взаимодействующей с любой формой энергии, в том числе и с вакуумной, ... эффект Казимира делает нулевые колебания наблюдаемыми.»
Физическая энциклопедия. НУЛЕВЫЕ КОЛЕБАНИЯ.
«Резюмируя, можно сказать, что общая теория относительности наделяет пространство физическими свойствами; таким образом, в этом смысле эфир существует. Согласно общей теории относительности пространство немыслимо без эфира; действительно, в таком пространстве не только было бы невозможно распространение света, но и не могли бы существовать масштабы и часы и не было бы никаких пространственно-временных расстояний в физическом смысле слова.»
А.Эйнштейн. Собрание научных трудов. М.: Наука. 1965. Т.1. С.689.
«... каждая же теория близкодействия предполагает наличие непрерывных полей, а следовательно, существование "эфира".»
А.Эйнштейн. Собрание научных трудов. М.: Наука. 1966. Т.2. С.154.
 
Согласно Эйнштейну, получается, что если кто-то не признает существование эфира, значит он не признает и теорию относительности, так как по теории Эйнштейна в пространстве, не обладающем физическими свойствами, невозможно распространение света, т.е. электромагнитные волны могут распространяться только в материальном полевом пространстве физическом вакууме. Волны (физические) - это колебания среды, поэтому волн без среды не бывает, так же как не бывает колебаний маятника без маятника. Пространство, где отсутствует вещество, называется вакуумом, но вакуум не является пустотой, он заполнен материальной средой, называемой полем, в котором могут распространяться электромагнитные волны, поэтому вакуум называется физическим. Материальность физического вакуума подтверждена экспериментально, например, эффект Казимира. Также из теории следует, что могут изменяться диэлектрическая и магнитная проницаемости физического вакуума, например, вблизи массы они увеличиваются, так как скорость распространения электромагнитных волн уменьшается e₀m₀ = 1/c². Скорость распространения электромагнитных волн зависит только от диэлектрической и магнитной проницаемостей среды, изменение которых означает изменение скорости распространения электрической и магнитной напряженностей поля. Т.е. скорость распространения электромагнитных волн зависит от свойств диэлектрика, его диэлектрической и магнитной проницаемостей.
 
«... скорость распространения электромагнитных волн - величина конечная. Она определяется электрическими и магнитными свойствами среды, в которой распространяется электромагнитная волна ... скорость распространения электромагнитной волны в вакууме: c = (e₀m₀)^-1/2 ...»
Физика. В.Ф.Дмитриева. 2001. С.259.
 «В частности, статическое гравитационное поле играет роль среды с электрической и магнитной проницаемостями ...»
Физическая энциклопедия. ЭЛЕКТРОДИНАМИКА.
«... первоначально величины e₀ и m₀ назывались диэлектрической и магнитной проницаемостями вакуума.»
Общий курс физики. Электричество. Д.В.Сивухин. 1996. Т.3. Ч.2. С.35.
 
Надо заметить, что, исходя из теории Эйнштейна, для электромагнитных постоянных e₀ и m₀ правильнее оставить их первоначальное название - диэлектрическая и магнитная проницаемости вакуума, так как в разных областях "искривленного" пространства они имеют различные значения, т.е. на самом деле не являются постоянными.
 
«... для вакуума: D = e₀E, где e₀ - электрическая проницаемость вакуума ...»
Физическая энциклопедия. ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ.
«... e₀, m₀ - проницаемости вакуума, ...»
Физическая энциклопедия. ИМПЕДАНС.
 
Т.е. e₀ и m₀ - это электрическая и магнитная проницаемости полевой материи, находящейся в вакуумном (невозбужденном) состоянии. Их изменение также влияет на соотношение между массой и энергией M = e₀m₀W (W = Mc²).
 
Свободное от вещества пространство - это полевая материя, находящаяся в вакуумном состоянии. Отсюда, когда говорят, что "пространство" обладает рядом физических свойств, логичнее называть его "полевым пространством", чтобы не путать с математическим пространством. В тех областях полевого пространства, где такие его физические свойства как диэлектрическая и магнитная проницаемости имеют одинаковые значения, соответственно, одинакова и скорость распространения электромагнитных волн - света. Физический вакуум представляет скалярное поле, так как нет зависимости от поворота системы координат. Если же в полевом пространстве возникает напряженность, например, в виде потоков индукции - электрической, магнитной или гравитационной, такая область пространства представляет векторное поле, так как напряженность поля имеет направление в пространстве. Напряженность поля может распространяться в пространстве, например, в виде электромагнитной волны, представляя ток электрического смещения поля.
 
«Согласно волновой теории, развитой на основе аналогии оптических и акустических явлений, свет представляет собой упругую волну, распространяющуюся в особой среде - эфире. Эфир заполняет все мировое пространство, пронизывает все тела и обладает механическими свойствами - упругостью и плотностью.»
Курс физики. Т.И.Трофимова. 1998. С.317.
«... "эфиром электромагнитным" (теория Максвелла) ...»
Курс физики. Т.И.Трофимова. 1998. С.319.
 
Максвелловская модель электромагнитного эфира является классической - на ее основе созданы теория электромагнитного поля и электродинамика (радиоволны распространяются в максвелловском эфире). В его диэлектрическом эфире могут течь токи электрического смещения поля, распространяться поперечные волны. Максвелл отождествлял электромагнитное поле с эфиром, представляя электромагнитную волну как возмущение электромагнитного поля.
 
«... или "неподвижным эфиром" (теория Лоренца).»
Курс физики. Т.И.Трофимова. 1998. С.319.
 
Данная теория наделяет эфир нематериальными свойствами, так как любая материя всегда в движении. Существование среды можно обнаружить, например, по распространению волн или флуктуациям. Когда же среда наделяется нематериальными свойствами, а потом делаются безуспешные попытки их экспериментально обнаружить, то на этом основании нельзя делать вывод, что среда отсутствует, так как это всего лишь доказывает, что любая материя не может иметь нематериальных свойств. Т.е., наделяя пространство физическими свойствами, надо исходить из материалистических представлений - нет материи без движения и, соответственно, нет материальной среды, которая абсолютно неподвижна.
 
«... физическом вакууме как специфическом виде материи.»
Физическая энциклопедия. МАТЕРИЯ И ДВИЖЕНИЕ.
 
Таким образом, относительное движение на поверхности Земли можно измерить только в том случае, если эфир не увлекается Землей.
 
Существуют два вида материи - вещественная и полевая. Физический вакуум не относится к вещественной материи, т.е. является полевым видом материи.
 
«Очень важную роль играет состояние поля с наименьшей энергией, которое называется вакуумом.»
Физическая энциклопедия. ФИЗИКА.
 
Если, согласно преобразованиям Лоренца, тела сокращаются, то при помощи интерферометров (опыты Майкельсона - Морли) в принципе невозможно измерить относительное движение. Поэтому существуют другие более современные методы, где такой фактор, как сокращение тел, не влияет на результаты эксперимента.
 
«В одном из таких экспериментов, выполненном несколько лет назад болгарским физиком С.Мариновым, лучи двух лазеров направлялись навстречу друг другу сквозь расположенные один против другого отверстия в двух черных, поглощающих свет дисках, укрепленных на общей оси. Когда ось приводится во вращение, световые лучи уже не попадают точно в центры противостоящих отверстий, так как за время движения света от одного диска к другому последний успевает чуть-чуть повернуться, и часть света уходит за край отверстия. Чем быстрее вращается ось, тем большая часть запаздывающего света поглощается дисками. Интенсивность прошедших сквозь два отверстия лучей фиксируется высокочувствительными детекторами. Одно из основных положений теории относительности состоит в том, что скорость света не зависит от направления его движения, поэтому ослабление обоих лазерных лучей вращающимися дисками должно быть одинаковым. А вот эксперименты Маринова показали, что это не так! Опыты повторялись в нескольких вариантах на установках, где трудно контролируемая, подверженная деформациям механическая система дисков заменялась оптической, с отражающими зеркалами; и тем не менее результат получался один и тот же: скорость света во встречных пучках разная. И самое главное - добавка к скорости, которая в одном пучке увеличивает, а в другом уменьшает среднюю скорость света, во всех опытах оказалась равной 300-400 километрам в секунду, то есть такой же, как измеренная астрономами скорость движения Земли по отношению к заполняющему космос фону нейтрино и фотонов. Измерения повторялись в разное время суток и разное время года с тем, чтобы поверхность планеты, а вместе с ней и измерительная установка были по-разному ориентированы относительно скорости Земли. Это позволило вычислить не только величину добавки к скорости, но и направление. Оно тоже оказалось близким к тому, что дают астрономические наблюдения.»
http://www.znanie-sila.ru/projects/issue_166.html Статья подготовлена на основе обзора В.С.Барашенкова и М.3.Юрьева "Нарушается ли принцип относительности?", вышедшего в свет в журнале "Физика ядра и элементарных частиц".
«Следовательно, Солнце (вместе с Землей) движется относительно микроволнового фонового излучения со скоростью около 400 км/с по направлению к созвездию Льва.»
Физическая энциклопедия. МИКРОВОЛНОВОЕ ФОНОВОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ.
 
Рассмотрим еще один метод - самый простой (метод М.И.Клевцова). Например, если на поверхность воды бросить камень, то из точки падения по поверхности воды будут расходиться волны. Чем дальше волна уходит от точки падения камня, тем меньше становится ее амплитуда. Если одинаковые камни бросать с двух сторон от наблюдателя, то при одинаковом расстоянии волны, приходящие с одной и другой стороны, будут иметь одинаковую амплитуду. Если же наблюдатель движется относительно воды и при этом также продолжать бросать камни на одинаковом расстоянии относительно наблюдателя спереди и сзади по направлению движения, то волны, приходящие спереди, достигнут наблюдателя быстрее и их амплитуда будет больше, чем волны, приходящие сзади. Аналогичную картину можно наблюдать, например, при сильном ветре - звук, который распространяется по ветру, громче, чем звук, приходящий с противоположной стороны. Такой же эффект должен наблюдаться и для электромагнитных волн, если двигаться относительно электромагнитного поля, так как электромагнитные волны - это колебания электромагнитного поля.
 
«Это пространство с действующими в нем силами называется электромагнитным полем.»
Общий курс физики. Электричество. Д.В.Сивухин. 1996. Т.3. Ч.1. С.8.
 
В качестве источника электромагнитных волн можно использовать светодиод, а в качестве приемника фотодиод, при этом расстояние между ними может быть меньше миллиметра. Например, при скорости 400 км/с отличие в освещенности составит 0.5%, что вполне можно измерить E₁/E₂ = (c + v)²/(c - v)². Если объединить светодиоды, фотодиоды и схему сравнения в одну интегральную микросхему, то можно получить очень чувствительный и компактный датчик относительного движения. Схема датчика не представляет особой сложности: два светодиода, два фотодиода, дифференциальный усилитель и индикатор, поэтому, в принципе, его может собрать любой, кто немного знаком с электроникой и желает повторить результаты, полученные Клевцовым.
 
«С современной точки зрения вакуум (вакуумное состояние) обладает некоторыми свойствами обычной материальной среды.»
Физическая энциклопедия. ЭФИР.
 
Т.е. вакуум - это материальная среда, обладающая физическими свойствами и представляющая состояние поля с наименьшей энергией. После возникновения современного, более широкого понятия поля отпала необходимость в термине "эфир". Агентом, переносящим взаимодействие, стало материальное физическое поле, существующее в каждой точке пространства, но там, где нет возмущений поля, находящееся в нулевом вакуумном состоянии.
 
«... путь перехода от классического к квантовому описанию электромагнитного поля лежит в классическом разложении поля на осцилляторы.»
Квантовая механика. Л.Д.Ландау, Е.М.Лифшиц. 1972. С.267.
«В квантовой физике это утверждение принято называть принципом соответствия, согласно которому ее законы при наличии большого числа квантов должны переходить в законы классической физики.»
Фундаментальный курс физики. А.Д.Суханов. 1999. Т.3. С.15.
 
Согласно принципу соответствия, при наличии большого числа квантов можно считать, что квантовое поле переходит в классический электромагнитный эфир, где распространяющиеся электромагнитные возмущения не проявляют квантовых свойств, так как в образовании возмущений участвует большое число квантов поля.
 
«Поскольку, согласно теории относительности, взаимодействие передается (распространяется) с конечной скоростью, должен существовать физический агент, переносящий взаимодействие; таким агентом является физическое поле.»
Физический энциклопедический словарь. КВАНТОВАЯ МЕХАНИКА.
 
Согласно современным теориям, физический вакуум представляет полевую материю, находящуюся в невозбужденном состоянии, при этом поле покоится - не движется, а изменяется, т.е. движется только возмущение полевой материи. Например, электромагнитные волны - это распространяющиеся (движущиеся) возмущения поля.
 
«Поле не движется, а изменяется. Если же когда и говорят о "движущемся" поле, то это нужно понимать просто как краткий и удобный способ словесного описания изменяющегося поля в определенных условиях и ничего более.»
Электромагнетизм. И.Е.Иродов. 2000. С.226.
 
Если физический вакуум обладает свойствами материальной среды, то при взаимодействии с вещественной материей он должен частично ей увлекаться. Физический вакуум, представляя полевую форму материи, может оказывать давление на вещественную материю, что наблюдается экспериментально в эффекте Казимира. Соответственно, существует и обратный процесс - действие равно противодействию.
 
Несмотря на экспериментальные факты, доказывающие, что двойственность материи, проявляющаяся в корпускулярно-волновом дуализме, - это важнейшее универсальное свойство природы и все микрообъекты одновременно обладают и корпускулярными и волновыми свойствами, до сих пор встречаются сторонники идеализма, не желающие признавать материальность поля, пытающиеся объяснить дифракцию, интерференцию, когерентность, поляризацию и другие волновые свойства не полевыми, а односторонними корпускулярными представлениями.
 
«Корпускулярно-волновой дуализм есть проявление наиболее общей взаимосвязи двух основных форм материи, изучаемых физикой, - вещества и поля.»
Физика. В.Ф.Дмитриева. 2001. С.270.
 
Т.е. корпускулярно-волновой дуализм - это проявление вещественно-полевой двойственности материи.
 
Электродинамика описывает свойства электрических и магнитных потоков (полей). Соответственно, с точки зрения логики последовательное описание электродинамики движущихся тел должно начинаться с рассмотрения электродинамики движущихся полевых потоков. Т.е. односторонний подход к описанию электродинамики движущихся тел, без рассмотрения электродинамики полевых процессов в движущихся электрических и магнитных потоках, является непоследовательным и приводит к простому постулированию, которое не объясняет физической сути явлений. Отсюда могут возникать противоречия, например, когда распространяют преобразования Лоренца на полевой вид материи.
 
« E = -vB/(1 - v²/c²)^1/2 »
Курс физики. А.А.Детлаф, Б.М.Яворский. 2000. С.356.
 
Т.е., согласно преобразованиям Лоренца, магнитная индукция B не может двигаться со скоростью света, так как напряженность электрического поля E становится бесконечно большой. На самом же деле даже при скорости света всегда E = vB.
 
«В электромагнитной волне ... между мгновенными значениями E и B в любой точке существует определенная связь, а именно E = vB, ..."»
Электромагнетизм. И.Е.Иродов. 2000. С.294.
 
Если же распространять преобразования Лоренца на полевой вид материи, то получается, что свет не может двигаться со скоростью света, так как электромагнитные волны представляют движущиеся потоки электрической и магнитной индукции.
 
Физика - экспериментальная наука, т.е., прежде чем выдавать желаемое за действительное, формулы необходимо экспериментально проверить. Электрические и магнитные потоки индукции поля представляют материальные образования, которые, несмотря на то, что могут покоиться (статические поля), в то же время могут двигаться со скоростью света, поэтому совершенно нелогично распространять на них преобразования Лоренца. Только вещественная форма материи не может двигаться со скоростью света, но это никак не относится к полевому виду материи, представляющему потоки индукции поля. Преобразования Лоренца для полевых видов материи не получили ни одного экспериментального подтверждения. Например, магнитное поле зависит от величины электрического тока, при этом совершенно не зависит от скорости движения заряженных частиц, образующих этот ток. Даже если ток создается пучком релятивистских электронов, все равно возникающая напряженность магнитного поля зависит только от тока и всегда равна H = vD, а не H = vD/(1 - v²/c²)^1/2. Напряженность магнитного поля вокруг прямого тока движущихся зарядов: H = I/2pr = vP/2pr = vD, где v - скорость зарядов, P - плотность движущихся зарядов (P = q/L), D - плотность движущегося потока электрической индукции (D = P/2pr), r - расстояние. Все это можно проверить экспериментально, например, измерить напряженность магнитного поля, создаваемую пучком релятивистских электронов. При необходимости влияние электрического поля можно устранить заземленным экраном. Полевой вид материи, представляющий полевые потоки, в отличие от вещественного, может как покоиться, так и двигаться со скоростью света. Т.е. напряженность поля, хотя и обладает энергией (массой), но, в отличие от вещественной материи, потоки напряженности могут двигаться со скоростью света. Распространение же преобразований Лоренца на напряженность поля противоречит не только логике, но и всем известным экспериментальным фактам.
 
«Трудности релятивистской теории - это трудности теории поля, с которыми встречается как релятивистская классическая механика, так и релятивистская квантовая механика.»
Физический энциклопедический словарь. КВАНТОВАЯ МЕХАНИКА.
 
Трудности с распространением преобразований Лоренца на полевой вид материи возникают из-за полного противоречия с экспериментальными фактами как в классической, так и в квантовой механике. Лоренц вывел свои преобразования - релятивистские эффекты еще до появления СТО, исходя только из принципа предельности скорости света, где вещество не может двигаться со скоростью света, при этом считая принцип относительности лишней сущностью.
 
То, что СТО не касается вопросов рассмотрения физического вакуума (материального полевого пространства), как ОТО, и принцип относительности не распространяется на полевые (волновые) представления, не означает отказ от релятивистских принципов, таких, как предельность скорости света и вытекающие отсюда релятивистские эффекты: рост массы, замедление времени. С другой стороны, например, в микромире, где проявляются волновые свойства материи, не всегда можно применять принцип относительности.
 
«Однако опыт показывает, что на малых расстояниях, в атомных масштабах, это различие исчезает: у поля выявляются корпускулярные свойства, у частиц - волновые.»
Физическая энциклопедия. ПОЛЯ ФИЗИЧЕСКИЕ.

Полевые модели элементарных частиц

Исходя из единства природы вещества и поля и представлений, что частицы материи являются возбужденными состояниями поля - "сгустками электромагнитной энергии", волновая теория рассматривает строение элементарных частиц как комбинации различных видов дискретных электромагнитных волн: поперечных, продольных, стоячих (фотоны, лептоны, адроны). Теория показывает, что, если учитывать квантовый характер возмущений поля, то можно построить и рассчитать не только дискретные поперечные электромагнитные волны (возмущения) - фотоны, но и остальные элементарные частицы. Приведены расчеты всех стабильных и нескольких резонансных частиц; например, расхождение массы протона - 0.25%, магнитного момента - 0.008%. Получено совпадение расчетных и экспериментальных данных: массы, спина, магнитного момента, странности, размеров, радиуса ядерных сил и других характеристик. Дано объяснение барионному заряду, отличию адронов от лептонов, объяснен резонансный характер сильного взаимодействия, найдена максимальная энергия электрического поля, которой может обладать элементарный заряд, вычислена минимальная масса, которую может иметь адрон, объяснено, почему h-мезон и B_s-мезон не могут иметь электрический заряд и т.д.
 
«Не является ли более привлекательной картина, в которой адроны представляют собой сложные динамические системы, имеющие общие черты с атомами ...»
О физике и астрофизике. В.Л.Гинзбург. 1995. С.63.
 
Разделяя взгляды на частицы, как на системы, имеющие общие черты с атомами, волновая теория впервые рассмотрела орбитально-волновые модели элементарных частиц (на орбитах укладываются целые длины волн - боровские орбиты, как в атомах) и стало возможным рассчитывать то, что раньше можно было получить только экспериментальным путем. Теория является последовательной, она не вводит новых постулатов, основываясь на уже известных законах физики. Например, согласно электродинамике, ток всегда замкнут, поэтому продольные электромагнитные волны могут существовать только в виде замкнутых токов смещения, которые также дискретны, но, в отличие от поперечных волн (фотонов), могут покоиться (так как замкнуты). Дискретность токов смещения объясняется квантовой природой поля, где возмущения поля всегда дискретны и кратны кванту поля, т.е. элементарное электрическое возмущение поля равно элементарному электрическому заряду (кванту заряда).
 
На первый взгляд трудно представить, и это совершенно естественно, что вся материя имеет полевую природу, а вещество состоит из электромагнитных волн - возбужденных состояний поля. С другой стороны, уже никого не удивляет тот факт, что поперечные электромагнитные волны - это стабильные элементарные частицы полевого происхождения (фотоны - первые элементарные частицы, для которых было установлено, что они имеют полевую природу).
 
«... СТО создала предпосылки для того, чтобы считать электромагнитное излучение одной из форм материи, а световые кванты - реальными элементарными частицами.»
Физический энциклопедический словарь. ФОТОН.
 
Согласно современным представлениям, элементарные частицы - это нерасходящиеся волновые пакеты полевого происхождения. Покоящиеся волновые пакеты могут образовывать только волны, движущиеся по боровским (синфазным) орбитам, так как, если на орбите укладывается целое число длин волн, то возникающие вторичные (парциальные) волны когерентны и не имеют общей огибающей. В этом случае, согласно физике волновых процессов, все вторичные (парциальные) волны, интерферируя между собой, полностью гасят друг друга и излучение не возникает. Частицы, имеющие массу покоя, состоят из замкнутых волновых пакетов полевого происхождения, где волны движутся по замкнутым боровским орбитам, поэтому такие волновые пакеты могут покоиться.
 
«Колебания таких полей переносят энергию и импульс с одного места пространства в другое, а квантовая механика утверждает, что эти волны собираются в пакеты, или кванты, которые наблюдаются в лаборатории как элементарные частицы.»
Стивен Вайнберг. (Нобелевская премия по физике за 1979 год)
 
P.S.
Волновая теория была создана очень давно, когда я был прикомандирован к Институту физических проблем им. П.Л.Капицы, жил в общежитии при институте и было свободное время. В те времена казалось необычным представление частиц в виде возбужденных состояний поля и волновая теория критиковалась за то, что сегодня становится очевидным. Свойства элементарных частиц, обнаруженные за прошедшее время, совпали с предсказаниями волновой теории. К сожалению, в те застойные времена опубликовать теорию мне так и не дали, прикрывшись стандартной отпиской.

Публикация теоретических работ в России - это старая проблема. Например, Черенкову свою статью о новом излучении удалось опубликовать только за границей. Эйнштейн же, работая младшим клерком в патентном бюро, без проблем опубликовал свою теорию (ремейк работ Лоренца и Пуанкаре) в научном журнале.

Загрузить ВОЛНОВУЮ ТЕОРИЮ (полный текст theory.zip 290 kb)